中国是闻名全球的“基建大国”,如今目标已经投向太空,最新计划是在月球建立科考基地,作为中国深空探索的前哨与跳板。
【基地方案里,有个“红五星”】
中国数百名专家汇聚华中科技大学,就地外建设相关技术问题进行研究和讨论,按照专家的预测中国将会在2030年之后在月球建设科考基地,这个基地建成之后还将不断扩大和升级,成为中国在地外第一个永久性活动基地。
从会议透露的信息来看,未来中国月球科考基地造型千姿百态,其中一个采用“红五星”外形尤其引人注目,方案被称作“中国星”。当然这种外形不是单纯为了好看或者容易识别,它是针对月球恶劣的自然环境而确定的,显现中国相关单位已经针对地外建筑进行了长期探索和攻关。
【在月球生存,环境太恶劣】
随着地球资源日益枯竭,人类向太空发展已经成为趋势,而月球就是人类迈向太空的第一站,也是人类向其他行星进军的中转站。这就需要在月球建立活动基地作为科考、补给、通信之用。
但是月球自然环境恶劣,由于没有大气层,白天温度超过200度,晚上又会低于零下100度。破坏性极强的紫外线及其他宇宙射线、陨石会毫无顾忌的冲到月球表面,对月表人和建造造成严重损害。另外月球上面没有液态水,若是没有一个完备的基地,人类根本无法在月球上面长期生存。
【建造基地,需要“减肥”】
我们在月球建立科考基地第一个障碍就是距离,月球到地球距离是38万公里。现代运载火箭采用化学能,能量密度低,登月载荷比例小。
以我们现在运载能力最强的长征-5号运载火箭为例子,它起飞重量800吨,但是登月载荷还不到2吨。按照国外评估,向月球运载1公斤载荷就需要耗费10-20万美元,折合人民币120多万,可以用“寸土寸金”。另外运载火箭整流罩空间更加有限,它又限制了载荷的体积。
所以,月球基地重中之重,就是在增加基地功能基础上,降低重量,每一克都至关重要,这是个巨大的矛盾问题。
【能源问题如何解决】
月球建立科考基地另外一个关键性问题就是能源。考虑到月球自然环境,月球基地最佳能源应该是太阳能。各国月球基地建立点大多数是月极地区,例如中国月球科考基地预定建设地点位于月球南极艾特肯盘地区域,这个选择目标就是希望能够最大限度接收太阳能,为基地提供持续的能源。这就需要一个面积很大的设施铺设光伏板。
但是月极地区有一定的永夜期,另外太阳能系统也有可能出现故障,这样就需要备用能源,从系统体积和重量来看,微型反应堆或斯特林发电机都是比较理想的能源。
我国已经开始在太空测试斯特林热电机,相关技术可以用于月球基地发电。
【材料问题如何处理】
如果连水泥、沙子都要从地球送到月球,那成本实在是会有些离谱。解决办法就是就地取材,利用月球资源直接建设月球基地,这也是月球基地未来发展方向。
当然,利用月壤月岩直接施工,技术难度也非常大。首先月球没有液态水,温度重力也都不一样,地球材料生产、建造方法不能拿过来就用,需要根据月球实际情况进行调整和改变。
中国相关单位已经在此领域进行了攻关,并且取得了阶段性成果中国正设计月球制砖机,绰号“中国超级泥瓦匠”。它实际上是一个大型3D打印机,利用高温烧结技术把月球土壤烧结成砖,作为未来中国月球科考基地的建筑材料,这样就能节省相当大一部分登月载荷,减少巨大的成本开支。
【“中国星”方案有几大优势】
“中国星”方案就是借助陨石坑,用月壤将基地埋入地下。首先借助陨石坑能大幅减少施工量,而用月壤填坑又方便又容易,材料到处都是。通过地下化施工,就解决了一定的保温和安全问题,不必担心昼夜巨大温差。
为了进一步对抗强射线与微陨石,上方还加了一个红五星外形的保护罩,保护罩上还可以铺设光伏板。同时解决了保护与光伏发电的问题,十分巧妙。
月球科考基地建设是一个技术密集的系统工程,多学科交叉,难度极大。相信外国人能做到的,中国人一定可以做的更好,不久的将来,月球上将多出一列国人的足迹。