[科普中国]-月球站

月球站属于太空基地的一种，是人类在月球上建立的从事科研、生产、生活及其他太空活动的中心。建立的目的：

利用太空环境研究月球、地球的起源和演变；

在微生物遗传工程、封闭环境下生命保障系统及大尺度人造生物圈等方面进行试验和研制；

开发和利用月球资源，开办月球企业，发展太空工业；

为人们进行太空旅游和其他商业活动提供场所。

美国计划从90年代起，分两步建造月球站。第一步用20年时间建立月球前哨站，第二步再用10年左右的时间将前哨站升级，使之成为永久住人的月球站。2

1972年12 月，当时离开月面的美国“阿波罗17 号”飞船，宣告为期3 年的载人登陆月球、进行出舱探索的大胆冒险降下帷幕。在此期间，共有12 名地球人在月球尘土中留下了自己具有历史意义的足印。但在此之后40 多年里，月球这个距离地球最近的邻居再也未被人类亲身接触过，只有从地球发射的机器人任务——探测器探索过这颗地球卫星。根据美国宇航局（NASA）和欧洲空间局（简称欧空局）的最新计划，欧空局新任局长沃纳最近表示，该局希望在月球上建立一个地球村——地球人在月面的基地。美国和俄罗斯等国也表示有类似的打算。1

建造月球站的设想分为四个阶段：

首先需要指出的一点是：在航天活动中，发射重量越轻越好。把区区1 千克材料发射到太空（还不说发射到月球轨道及让它登陆月球），花费至少是1 万美元。在热衷于载人月面探索的科学家当中，眼下流行的一个最热门理念就是——“就地取材”。换句话说，就是采用月面上存在的材料，尽可能降低月球站任务的成本。因此，月球资源将决定月球站的选址。

欧空局新任局长沃纳的理念是，在月球远端（或称月球背面，指一直背对地球的月球半面）建造月球基地。很多科学家也认为，月球背面是月球基地的最佳选址。在那里安装望远镜当然不错，但缺点是需要一系列中转卫星来保持月球背面与地球之间的联络——这是一个很重要的心理因素，因为不能让在月球背面工作的宇航员（这是西方国家的称呼，俄罗斯和中国称“航天员”）感到与世隔绝。此外，如果纯粹出于对资源利用的考虑，那么靠近月球南极的地方或许是较好的选址，因为那儿有大量水冰和其他矿物质。俄罗斯目前正在考虑把月球南极地区的马拉博特山作为月球站的选址。

月球南极的另一个优势是气候。月球是个与地球迥然不同的地方，月球自转一圈要花接近1 个月时间。在月面上的大多数区域，每个夜晚要持续大约两星期。然而，月球南极的一些区域却几乎一直被照亮，与地球北极的夏季情况很相似。这意味着这些区域没有大的温度变化，因而能让架设在那里的太阳能电池板吸收充足的阳光，为月球基地提供电力。

如果一开始就建造人类月球站，风险比较大。因而先建造机器人月球基地是一种比较好的选择，日本航天机构正在作这种打算。他们希望到2020 年时能在月面建立一个机器人基地，用机器采集最远为距离基地97 千米外的月球样本，把样本送回基地，再用火箭发射回地球。1

3D打印技术的出现，在一定程度可以促进月球基地的建造。2014 年年底，一个套筒扳手的设计蓝图被电邮给国际空间站上的宇航员，他们使用自己的3D 打印机创制出这件器具。科学家们对于在月球基地使用类似技术充满期待。欧空局目前正在向美国建筑设计巨头相关公司咨询采用月球土壤作原材料、通过3D 打印在月面建设大型基础设施的可行性。科学家已经证明，作为一种非常有效率的工具，3D 打印能够处理月面的疏松材料。

其主要设想为：

用铲子采集用于3D打印机的月球土壤；

把月球土壤与氧化镁混合，形成可打印材料。用一种结合盐“固定”打印材料，使之成为固体；

打印机一层一层地建造所需结构。1

在月面建造月球站的难点之一，那就是月球环境对地球人造成的一系列生理问题。人类早已习惯了在地球上的生活，而不是在距离地球40.2 万千米外的一堆光秃秃的岩石——月球上生活。我们还得测试改变的重力对我们的生理造成的影响。零重力会对人体造成非常严重的破坏，包括肌肉退化和骨架去矿物化等。月面重力只有地球上的1/6，在此情况下人类身体还能否保持健康？科学家对此并不清楚。

另一个重要挑战是辐射。地球有大气层和磁场。这两者都像是巨大的安全毯，保护我们不受太阳粒子和基本上都来自于银河系的宇宙射线的侵害。在月球上，由于缺乏这类天然防护，地球人就不得不想办法让自己避开这类危险。否则，这些辐射会穿透人的皮肤，影响人的DNA，从而造成辐射病、白内障和急剧增高的癌症风险。

在月球上，辐射盾牌的厚度需要达到几米。为此，要把居住舱埋进由月球土壤制造的防护材料中。之所以保护盾的厚度要达到几米，是因为这样才能确保辐射在进入居住舱之前就被全部吸收。人类在月球上生活的其他必需材料是水、氧气和食物。幸运的是，氧可以通过融化月球上部分区域存在的水冰和分解水得到。食物则可以通过温室栽培新鲜蔬果提供。科学家相信，在地球之外栽培蔬果的重要性远不止在于维持生命。例如，在地球南极，哪怕就像栽培番茄这么简单的事，也被证明非常有助于保持人的理智。

这样的心理学因素无疑很重要。第一座月球基地的居民数量很可能会很少。俄罗斯的计划是开始为2人，然后提高到4 人。在充压、拥挤和外星环境（月球站正是这样一个环境）中工作，会对地球人的心智造成很大的考验。我们可以从以往的实验中得到经验，例如往返国际空间站之旅和“火星500”实验。在“火星500”实验中，数名志愿者被隔离、锁闭，模拟火星飞船内的生活场景。试想：火星之旅单程需时就达半年左右，这么长的时间里，飞船上就那么几个人，在此期间不出问题（例如健康问题、心理问题和设备问题）几乎不可能，那么，在这类旅程实际展开之前，必须调研这类问题，并找到应对办法。1

建立月球站的科学吸引力也很明显。由“阿波罗号”宇航员送回地球的月球样本，为科学家了解月球内部机制提供了宝贵资源。但这样的认识仍然有限，因为只有来自很少几个月面地点、数量也很少的材料被送回地球。而让一组人长时间生活在月球上，当然会大大促进我们对月球的了解。一个很好的对比是，在南极洲建立的永久性人类基地大大提高了我们对南极洲的探测效率。如果只是定期或不定期发射机器人探测器探索南极洲，则肯定不可能有这么好的效果。

更有趣的是，月面定居点在一定程度上可扩展地球人对太阳系以外很远地方的了解。长期以来，月球一直被认为是架设太空望远镜望向宇宙深空的绝佳地点。把光学望远镜架设在月球上，能让我们以前所未有的精度窥探银河系中心。把射电望远镜架设在月球上，它就能避开日益增多的现代文明的背景噪声影响。我们之所以要把望远镜架设在地球高山上，也是出于这个理由。

中国月球站“月宫1号”是中国第一个地面封闭生态循环实验设施，面积36平米。该设施从2013年12月首次持续30天的实验后第一次公开。在2014年5月，该设施已经成功进行了连续105天的封闭生态循环实验，“月宫1号”是中国未来月球考察站的雏形。3

中国探月工程分为三步走，分别是探月、登月、驻月。此前进行的探月阶段代号“嫦娥工程”，其中，嫦娥一号探测器已实现“绕月”目标，嫦娥二号探测器完成了勘探月面环境、采集高清晰度照片等任务，在此基础上，嫦娥三号探测器于2013年12月成功完成月面软着陆。嫦娥三号在月面软着陆是一次性完成的，这在全球震动极大。嫦娥三号是继1976年前苏联探测器登陆月球后首个重返月球的人类探测器，前苏联月球探测器经过12次尝试才安全着陆，美国月球探测器第4次尝试才获成功。4