[科普中国]-中秋探寻月壤之谜

毛主席在《水调歌头·重上井冈山》词中写道：可上九天揽月，可下五洋捉鳖，谈笑凯歌还。世上无难事，只要肯登攀。五十多年后，毛主席上九天揽月的登月梦正在被我们逐步实现。趁着中秋假期，我们聊聊关于月壤的故事、以及如何在月球上盖房子。

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一、我国与月壤的前世今生

1、从1克到1731克 我国探月工程历经九九八十一难

1978年，美国送给中国一块1克重的月球岩石样品，国家决定将其一分为二——一半向公众展出，一半用于科研。据中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远回忆，样品是一块装在有机玻璃内的小石头，“只有黄豆大小”。通过对这半克月壤4个多月的研究，欧阳自远：“美国人说只给了你这么一小点，你什么都知道了。”但他内心深处最大的梦想还是能有一块“中国自己采回来的月球样品”。

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2020年12月17日凌晨，内蒙古四子王旗，闯过月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等多项技术难题后，历经“九九八十一难”的嫦娥五号返回器终于携带1731克月壤成功返回地面。

2、月球可满足地球一万年的能源需求！

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为什么包括美国、中国等世界主要国家都在积极探测月球，这是因为其巨大的开发价值。经过各种探测分析，月球上面存在丰富的矿物质资源，仅月海玄武岩中就含有可开采钛金属至少有100万亿吨。由于月球没有大气层，所以月球表面的月壤中有大量通过太阳风吹来的氦-3，这是一种安全、清洁又高效的核聚变发电燃料，用它进行核聚变发电可提供便宜、无毒和无放射性的能源，被科学界称作“完美能源”。目前据保守估计，月壤中有100万吨氦-3，用来发电可满足地球一万年的能源需求。

二、想在月球居住，这些问题必须要了解

月亮是地球近邻，世世代代人类都对去月亮上生活充满好奇。月壤能种菜吗？月壤里有水吗？通过探月工程的发现，特别是对嫦娥五号带回来的月壤研究，我们可以初步回答一些问题——

1、月壤能种菜吗？

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纯粹的月壤不含任何有机养分，而且非常干燥，不能种菜。如果将来人们去往月球上居住，对其种植环境进行相应的改造，也许可能实现月球种菜的。

2、月壤中有水吗？

月壤中水分极其微量，但的确存在。新的发现表明，在1吨月壤中平均含有6个矿泉水瓶的水分子可供提取使用。嫦娥五号着陆器采集的月球土壤将为评估其着陆区域月壤中水分子的含量提供直接的依据。

3、月壤中存在水分子这一发现对我们来说有什么意义？

水是生命之源，以往的探测结果表明，月球上没有我们想象中的液态水，它是以气态水和固态水的形式存在的。这些水分子是怎么来的？是伴随无数陨石送到了月球？还是别的原因？我们未来能否从中有效提取利用？这些问题关乎着我们未来的星空之旅，解决人类在月球乃至更多星球上居住问题的“急先锋”。

4、嫦娥五号取回的月壤有什么特殊价值？

实际上，嫦娥五号取回的月壤已经距今10亿余年！研究它们有助于我们研究月球、地球乃至与宇宙起源。

5、利用月壤可以盖房子吗？

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答案是可以的。在月球上盖房子主要有两种方法。

第一种是从地球带零件过去组装。我们可以先在地面上制造完成多个不同功能的刚性舱，再通过运载火箭送到月球表面，在月面软着陆，然后像搭积木一样连接到一起形成一个完整的生活区。这个方法与组装国际空间站有点类似，打个比方就是我们分别建好客厅、厨房、卫生间、卧室，把他们分别送到月球上再组装成一整套房子。按目前的设想以这个方法组装出的月球基地，可提供3至6名航天员驻留，满足航天员的生活和工作需求。以后运载火箭如果实现可重复使用，这样运送的成本也不至于不可接受。

第二种方法则是就地取材，与第一种自带干粮的方式不同，我们可以开采月面矿石、尘土作为原材料，然后通过一定的加工比如说3D打印。把月岩、月壤变成我们可利用的建筑原料，再进行建造。这种方式可大规模建造基地群，形成一个大型月面基地，可以为更多航天员、科研人员提供生活和工作的环境。

甚至，科学家设想利用月球表面以下的较长、弯曲蜿蜒的通道——熔岩管，构建一座安全的地下城市，既可以抵御小行星的撞击，也能够轻松控制内部温度。虽然科学家的设想只是基于预测，但在将来，月球上的城市可能会成为现实。

三、这些月壤的谣言，你听过吗？

通过月壤的研究，也可以对一些网上的谣言进行澄清：

1、月壤闻起来是火山的味道吗？

据记载，国外宇航员说月壤有一种燃烧的气味，像湿壁炉灰，或者像烟花表演后的空气。但返回地球后，科学家并没有闻到样本有什么味道。

2、月壤是黑色的吗？

真实的月壤其实不是我们在地球上观测到的黑色。月壤放大来看其实是五彩斑斓的，还有彩色玻璃状的物质。

从1克到1731克，背后是一代代航天人奋斗的成果。对月壤的探测、研究是我们揭开神秘宇宙面纱重要的步骤。未来，中国将向月球、火星乃至更遥远的深空迈进，中国航天人将为人类和平利用太空提供中国方案。

作者丨钱航 中国运载火箭技术研究院总体设计部型号高级设计师

文章由腾讯“全民爱科学”团队推出

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