在月球熔岩管內建造基地 最新研究提供可行性方案
【天聞頻道】
◎本報記者 雍 黎
據中國工程院院士、中國探月工程總設計師吳偉仁透露,我國將在2028年左右建成月球科研站基本型。這一消息讓不少網友激動不已。
近日,科技日報記者從重慶大學獲悉,《空間科學與技術(英文)》期刊刊發了重慶大學先進技術研究院院長、教jiao育yu部bu深shen空kong探tan測ce聯lian合he研yan究jiu中zhong心xin常chang務wu副fu主zhu任ren謝xie更geng新xin團tuan隊dui與yu北bei京jing空kong間jian機ji電dian研yan究jiu所suo研yan究jiu員yuan果guo琳lin麗li的de聯lian合he研yan究jiu文wen章zhang,該gai文wen章zhang探tan討tao了le將jiang月yue球qiu熔rong岩yan管guan用yong於yu人ren類lei居ju住zhu的de可ke行xing性xing,並bing提ti出chu利li用yong地di球qiu溶rong洞dong模mo擬ni地di外wai熔rong岩yan管guan的de方fang案an設she想xiang,這zhe一yi方fang案an可ke行xing性xing得de到dao國guo際ji認ren可ke,並bing將jiang選xuan擇ze重zhong慶qing的de喀ka斯si特te溶rong洞dong作zuo為wei模mo擬ni場chang地di,開kai展zhan相xiang關guan研yan究jiu和he試shi驗yan。
“人類想在地外星球上長期生存,就必須建立一個安全、穩定、低功耗、可長期使用的居住地。”謝(xie)更(geng)新(xin)表(biao)示(shi),月(yue)球(qiu)熔(rong)岩(yan)管(guan)是(shi)近(jin)年(nian)來(lai)發(fa)現(xian)的(de)一(yi)類(lei)特(te)殊(shu)月(yue)球(qiu)地(di)質(zhi)結(jie)構(gou),是(shi)火(huo)山(shan)活(huo)動(dong)在(zai)月(yue)球(qiu)形(xing)成(cheng)的(de)空(kong)心(xin)管(guan)狀(zhuang)洞(dong)穴(xue)。由(you)於(yu)月(yue)球(qiu)熔(rong)岩(yan)管(guan)有(you)堅(jian)硬(ying)的(de)玄(xuan)武(wu)岩(yan)頂(ding),其(qi)內(nei)部(bu)環(huan)境(jing)因(yin)素(su),如(ru)溫(wen)度(du)、輻射劑量和隕石撞擊概率等都相對穩定。因此,理論上月球熔岩管可以為人類在月球的長期居住提供理想的棲息地。
根gen據ju上shang述shu研yan究jiu文wen章zhang,研yan究jiu人ren員yuan對dui利li用yong月yue球qiu熔rong岩yan管guan建jian立li月yue球qiu基ji地di的de合he理li性xing進jin行xing了le論lun證zheng。在zai月yue球qiu基ji地di能neng耗hao估gu算suan上shang,有you人ren月yue球qiu基ji地di運yun行xing中zhong涉she及ji的de封feng閉bi係xi統tong需xu要yao的de外wai部bu能neng量liang主zhu要yao用yong於yu維wei持chi人ren類lei呼hu吸xi、植物光合作用和控製內部溫度。特別是由於月球表麵的晝夜溫差可以達到300攝氏度以上,因此在月表建立基地將消耗巨大的能源。而研究表明,在麵積約8000平方米、高度約50米的半圓形隧道洞穴中,要保證一個可容納8名航天員的月球基地維持正常運轉所需的最低能耗約為145.5千瓦。“這一能耗大大低於在月麵建設基地。”謝更新表示,從能耗上估算,月球熔岩管是建立月球基地的最佳選址地。
在安全性方麵,相比月球表麵,月球熔岩管所受輻射小且極端條件較少,這些優點使其更適合建立月球基地。研究顯示,月表6米以下的熔岩管基本上免於宇宙射線和太陽輻射的影響;在地下1米以內的深度,太陽耀斑和太陽粒子事件基本不會影響到月球熔岩管的內部環境。
同(tong)時(shi),月(yue)球(qiu)熔(rong)岩(yan)管(guan)還(hai)可(ke)免(mian)受(shou)隕(yun)石(shi)擊(ji)穿(chuan)風(feng)險(xian)。並(bing)且(qie)因(yin)為(wei)月(yue)球(qiu)熔(rong)岩(yan)管(guan)位(wei)於(yu)月(yue)表(biao)之(zhi)下(xia),能(neng)夠(gou)很(hen)好(hao)地(di)抵(di)禦(yu)月(yue)球(qiu)塵(chen)埃(ai)。這(zhe)些(xie)由(you)月(yue)球(qiu)表(biao)麵(mian)的(de)小(xiao)碎(sui)片(pian)在(zai)太(tai)陽(yang)風(feng)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)形(xing)成(cheng)的(de)帶(dai)電(dian)塵(chen)埃(ai),可(ke)以(yi)吸(xi)附(fu)在(zai)航(hang)天(tian)服(fu)以(yi)及(ji)任(ren)何(he)設(she)備(bei)上(shang),且(qie)具(ju)有(you)研(yan)磨(mo)性(xing),對(dui)人(ren)和(he)設(she)備(bei)的(de)危(wei)害(hai)非(fei)常(chang)大(da)。
此ci外wai,月yue球qiu熔rong岩yan管guan在zai月yue球qiu上shang的de長chang期qi存cun在zai也ye證zheng明ming了le其qi結jie構gou足zu夠gou穩wen定ding,可ke以yi承cheng受shou月yue震zhen的de影ying響xiang,和he在zai月yue球qiu表biao麵mian建jian造zao基ji地di相xiang比bi,月yue球qiu熔rong岩yan管guan具ju有you明ming顯xian優you勢shi。
“截至目前,月球探測活動已發現月球上有300多個洞穴入口——‘天窗’。”謝更新表示,“天窗”是由活動熔岩管坍塌而形成的坑,這300多個“天窗”,可以作為天然的月球基地備選地。
在充分論證了月球熔岩管內建造月球基地的可行性後,研究團隊將在重慶利用溶洞模擬月球熔岩管進行驗證研究。
“地球溶洞在內部結構、自然環境和隔絕外界環境3個方麵,可以很好地模擬月球熔岩管的情況。”謝xie更geng新xin表biao示shi,雖sui然ran地di球qiu溶rong洞dong和he月yue球qiu熔rong岩yan管guan的de形xing成cheng機ji製zhi和he環huan境jing均jun不bu相xiang同tong,但dan其qi大da小xiao相xiang似si,都dou是shi彎wan曲qu的de半ban圓yuan形xing洞dong穴xue,地di球qiu溶rong洞dong提ti供gong的de空kong間jian可ke以yi滿man足zu現xian階jie段duan的de研yan究jiu需xu求qiu。此ci外wai,地di球qiu溶rong洞dong和he月yue球qiu熔rong岩yan管guan的de環huan境jing都dou相xiang對dui溫wen和he,酸suan堿jian度du都dou為wei弱ruo堿jian性xing,空kong氣qi質zhi量liang上shang也ye都dou受shou外wai界jie影ying響xiang較jiao少shao,內nei部bu環huan境jing也ye極ji少shao受shou到dao外wai界jie環huan境jing影ying響xiang。
據(ju)了(le)解(jie),研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)計(ji)劃(hua)利(li)用(yong)重(zhong)慶(qing)的(de)喀(ka)斯(si)特(te)地(di)貌(mao),尋(xun)找(zhao)合(he)適(shi)的(de)溶(rong)洞(dong),利(li)用(yong)溶(rong)洞(dong)模(mo)擬(ni)地(di)外(wai)天(tian)體(ti)熔(rong)岩(yan)管(guan)的(de)內(nei)部(bu)環(huan)境(jing),通(tong)過(guo)封(feng)閉(bi)溶(rong)洞(dong)實(shi)現(xian)與(yu)外(wai)部(bu)環(huan)境(jing)的(de)完(wan)全(quan)隔(ge)離(li)。溶(rong)洞(dong)實(shi)驗(yan)包(bao)括(kuo)洞(dong)室(shi)自(zi)動(dong)施(shi)工(gong)技(ji)術(shu)和(he)就(jiu)地(di)利(li)用(yong)技(ji)術(shu)以(yi)及(ji)人(ren)工(gong)生(sheng)態(tai)係(xi)統(tong)實(shi)驗(yan)。采(cai)用(yong)導(dao)光(guang)管(guan)將(jiang)陽(yang)光(guang)引(yin)入(ru)生(sheng)態(tai)實(shi)驗(yan)室(shi),為(wei)作(zuo)物(wu)生(sheng)長(chang)提(ti)供(gong)陽(yang)光(guang),並(bing)開(kai)發(fa)自(zi)動(dong)能(neng)源(yuan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。
“在溶洞內建設月球基地,還需要突破如何將大的建築體密封以及如何遠程操控機器建造兩大難題。”謝更新表示這也是研究的重點,他們將圍繞密封、自動建造技術和地下通信、生態係統循環、人機環工效等問題進行研究,將利用“嫦娥四號”成功在月麵首次構建微型生態係統、開展生物實驗並培育出人類月球第一片綠葉的技術和經驗基礎,為在月球熔岩管內建造人類基地提供具有可操作性的方案。
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