每日觀察!在月球熔巖管內(nèi)建造基地最新研究提供可行性方案

據(jù)中國工程院院士、中國探月工程總設(shè)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(wǎng)友激動不已。

(資料圖片)

近日，科技日報記者從重慶大學(xué)獲悉，《空間科學(xué)與技術(shù)（英文）》期刊刊發(fā)了重慶大學(xué)先進(jìn)技術(shù)研究院院長、教育部深空探測聯(lián)合研究中心常務(wù)副主任謝更新團(tuán)隊與北京空間機(jī)電研究所研究員果琳麗的聯(lián)合研究文章，該文章探討了將月球熔巖管用于人類居住的可行性，并提出利用地球溶洞模擬地外熔巖管的方案設(shè)想，這一方案可行性得到國際認(rèn)可，并將選擇重慶的喀斯特溶洞作為模擬場地，開展相關(guān)研究和試驗。

“人類想在地外星球上長期生存，就必須建立一個安全、穩(wěn)定、低功耗、可長期使用的居住地。”謝更新表示，月球熔巖管是近年來發(fā)現(xiàn)的一類特殊月球地質(zhì)結(jié)構(gòu)，是火山活動在月球形成的空心管狀洞穴。由于月球熔巖管有堅硬的玄武巖頂，其內(nèi)部環(huán)境因素，如溫度、輻射劑量和隕石撞擊概率等都相對穩(wěn)定。因此，理論上月球熔巖管可以為人類在月球的長期居住提供理想的棲息地。

根據(jù)上述研究文章，研究人員對利用月球熔巖管建立月球基地的合理性進(jìn)行了論證。在月球基地能耗估算上，有人月球基地運行中涉及的封閉系統(tǒng)需要的外部能量主要用于維持人類呼吸、植物光合作用和控制內(nèi)部溫度。特別是由于月球表面的晝夜溫差可以達(dá)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，在面積約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(zhuǎn)所需的最低能耗約為145.5千瓦。“這一能耗大大低于在月面建設(shè)基地。”謝更新表示，從能耗上估算，月球熔巖管是建立月球基地的最佳選址地。

在安全性方面，相比月球表面，月球熔巖管所受輻射小且極端條件較少，這些優(yōu)點使其更適合建立月球基地。研究顯示，月表6米以下的熔巖管基本上免于宇宙射線和太陽輻射的影響；在地下1米以內(nèi)的深度，太陽耀斑和太陽粒子事件基本不會影響到月球熔巖管的內(nèi)部環(huán)境。

同時，月球熔巖管還可免受隕石擊穿風(fēng)險。并且因為月球熔巖管位于月表之下，能夠很好地抵御月球塵埃。這些由月球表面的小碎片在太陽風(fēng)的作用下形成的帶電塵埃，可以吸附在航天服以及任何設(shè)備上，且具有研磨性，對人和設(shè)備的危害非常大。

此外，月球熔巖管在月球上的長期存在也證明了其結(jié)構(gòu)足夠穩(wěn)定，可以承受月震的影響，和在月球表面建造基地相比，月球熔巖管具有明顯優(yōu)勢。

“截至目前，月球探測活動已發(fā)現(xiàn)月球上有300多個洞穴入口——‘天窗’。”謝更新表示，“天窗”是由活動熔巖管坍塌而形成的坑，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巖管內(nèi)建造月球基地的可行性后，研究團(tuán)隊將在重慶利用溶洞模擬月球熔巖管進(jìn)行驗證研究。

“地球溶洞在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、自然環(huán)境和隔絕外界環(huán)境3個方面，可以很好地模擬月球熔巖管的情況。”謝更新表示，雖然地球溶洞和月球熔巖管的形成機(jī)制和環(huán)境均不相同，但其大小相似，都是彎曲的半圓形洞穴，地球溶洞提供的空間可以滿足現(xiàn)階段的研究需求。此外，地球溶洞和月球熔巖管的環(huán)境都相對溫和，酸堿度都為弱堿性，空氣質(zhì)量上也都受外界影響較少，內(nèi)部環(huán)境也極少受到外界環(huán)境影響。

據(jù)了解，研究團(tuán)隊計劃利用重慶的喀斯特地貌，尋找合適的溶洞，利用溶洞模擬地外天體熔巖管的內(nèi)部環(huán)境，通過封閉溶洞實現(xiàn)與外部環(huán)境的完全隔離。溶洞實驗包括洞室自動施工技術(shù)和就地利用技術(shù)以及人工生態(tài)系統(tǒng)實驗。采用導(dǎo)光管將陽光引入生態(tài)實驗室，為作物生長提供陽光，并開發(fā)自動能源控制系統(tǒng)。

“在溶洞內(nèi)建設(shè)月球基地，還需要突破如何將大的建筑體密封以及如何遠(yuǎn)程操控機(jī)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(shù)和地下通信、生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)、人機(jī)環(huán)工效等問題進(jìn)行研究，將利用“嫦娥四號”成功在月面首次構(gòu)建微型生態(tài)系統(tǒng)、開展生物實驗并培育出人類月球第一片綠葉的技術(shù)和經(jīng)驗基礎(chǔ)，為在月球熔巖管內(nèi)建造人類基地提供具有可操作性的方案。（科技日報）

標(biāo)簽： 月球熔巖管 內(nèi)部環(huán)境 生態(tài)系統(tǒng)