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如何在月球上建设基地？
（2006年07月13日 15:24）
来源：《太空探索》
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□作者: 吴国兴
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在月球上建基地，是一项高技术的工程项目，是一项规模庞大的系统工程，也是人类史无前例的一个创举。它不同于在南极建科学考察站，也不同于在太空建造大型空间站，它是在一个地球之外的天体上建造一个供人类生活和工作的场所，涉及到当今科学技术的最前沿。在月球上建基地，不是科学幻想，更不是白日做梦，而是一个实实在在的、在本世纪就要实现的工程建设计划。
月球基地的选址标准
在开始建设月球基地之前要做大量的准备工作，但其中最重要的就是为月球基地选址。月球虽然很大，但不是什么地方都可以建基地。为月球基地选址，根据不同的目的有不同的标准和要求。如果从操作的方便程度来考虑，则应根据月球轨道和月面情况来选择；如果从月球资源的开采利用来考虑，则应根据月球资源的分布情况来选择；如果从科学研究来考虑，甚至可以从月球的背面来选择。
如果将基地建在月球赤道附近并面向地球，由于月球上每个月分成14个白天和14个黑夜，漫长的黑夜由于没有阳光，因此必需在白天期间存储大量能量，以便在黑夜期间使用，这是一个比较复杂的问题。如果将基地建在月球的背面，在那里由于没有地球无线电波的干扰，非常适合于进行天文观察，但是给基地与地球上指挥控制中心的通信联系带来极大的困难。这样看来将基地建在月球的两极是比较合适的。在月球的两极建基地，不仅可以观看到地球和太阳，而且地势比较平坦，还有利于月球飞船的起飞和着陆。另外，如果在月球极区的两面分别建两个太阳能发电站，即可保证不间断的电能供应，因为在任何时候都有一个太阳能发电站在工作。
有人认为，不论什么样的目的，月球基地必须满足三条要求：第一是基地必须能与地球进行方便的、不间断的通信联系；第二是月面比较平坦，有利于月球飞船的安全着陆；第三是月面下有丰富的矿产资源，以便开采和利用。根据第一条要求，基地只能建在月球的正面，因为只有月球的正面才能保证基地与地球进行方便的、不间断的通信联系。根据第二和第三条要求，基地应建在月海上，即月面上的阴暗区域，因为这种区域地势较为平坦。由于月海多集中在月球北极，月球南极月海不多，因此未来的月球基地建在月球北极的可能性很大。
有人主张比较高级的月球基地应建在月球的熔洞内。因为如果将基地建在熔洞内有许多好处，月球熔洞内不仅保温性能好，而且还可以有效防护航天员不受宇宙辐射和微陨石雨的伤害。因此基地的选址就应该选在有月球熔洞的地方。
2004年美国《月球基地季刊》对月球基地的选址问题曾提出16个需要考虑的因素：(1)月球飞船能安全降落和着陆；(2)与地球能保持连续不断的通信联系；(3) 月球飞船容易发射，需要的推力小，费用低；(4)地形因素（包括陨石坑的密度，月球岩石的密度、大小和移动情况等）；(5)与重点探测区域的距离远近； (6)是否方便月球基地的建造；(7)白天太阳照明的时间长短（考虑到太阳能发电）；(8)是否有利于将来建造月球工厂；(9)矿藏资源是否丰富； (10)宇宙辐射的强度；(11)表面的温差变化；(12)是否有利于将来进行天体物理学的研究；(13)是否能建造核电站；(14)遭受流星体撞击的概率大小；(15)与月球熔洞的距离远近；(16)能够接收外部输送过来的能量。
总之，月球基地的选址是一个关系重大的问题，可能需要有关专家学者的反复研究和论证，因为它直接影响到未来月球基地建设的成败。
月球基地的发展阶段
科学家们对月球基地的发展提出了各种各样的想法和建议，最典型的是将整个发展过程分为六个阶段：
1.机器人基地
先建机器人基地就是为了用机器人“开路”。这是因为用机器人有四个优点：第一，建机器人基地比建真人基地便宜；第二，风险较小，无生命危险；第三，基地的初期建设用机器人即可完成；第四，建机器人基地设备简单，不像真人基地那样复杂。
2.初级基地
可容纳6名成员。研究、设计和建造时间为3个月，使用寿命1年。初级基地可以是移动式的，航天员居住舱的下面有四至六个轮子，可以在月面上行驶，能到各地进行探测和考察；也可以是固定式的，居住舱用可膨胀的材料制成，但顶部必须用月球土壤覆盖住。膨胀式的优点是质量轻，未膨胀时体积很小，因此给月球运输带来极大的方便。首批进驻基地的有6名航天员，大部分是科学家和工程技术人员。每一名航天员要在基地内逗留6个月。月球航天员至少应有12人，分为两个班组，6个月轮换一次。
3.中级月球基地
可容纳24名成员。研究、设计和建造时间为1年，使用寿命10年。中级月球基地由三个空间站舱组成。三个舱由接口舱连接在一起，都埋在月球的地下。舱的上面盖有1.5～2.0米厚的土壤，目的是防止宇宙辐射伤害人体，同时还有利于保持舱内的温度。
4.高级月球基地
能容纳 120名成员。研究、设计和建造时间为5年，使用寿命30年。这种月球基地可以建在月球的熔洞内，也可以用钢筋混凝土建在地下，混凝土是用月球上的岩石经开采和加工混合而成。地球到月球轨道的运输用可多次使用的重型航天运输系统，月球轨道到月面的运输用月球客车。
5.月球工厂
能容纳250人。使用寿命30年。月球工厂除开采月球矿物以外，还要负责生产一些重型设备。这些设备除供应月球移民区的建设外，还供应太阳系其它行星和天体的开发之用。
6.月球移民区
人口将从50人增加到2000人。月球移民区的建设是将数个高级月球基地联结起来，形成一个超大规模的月球基地网，然后形成一个移民区。前后可能需要30年时间，以后就将成为人类在月球上的一个永久性的定居点。
月球基地的主要组成部分
1.居住舱
月球基地的居住舱就是一种可供航天员在里面生活和工作的加压舱，根据基地的发展阶段不同可以建不同的居住舱。初级基地的居住舱可以直接使用飞船的着陆舱，也可以用移动式居住舱。载人飞船着陆舱可供航天员在里面临时生活和工作30天，里面的设备虽然简陋，但能可靠保证航天员的生命安全。移动式居住舱不仅适用于初级基地，中级月球基地也可以使用。高级基地一般使用硬结构的固定式居住舱，这种居住舱可以是金属结构的，也可以是钢筋混凝土结构的。金属结构的呈圆筒形，相似于空间站的站舱。无论是金属结构的或是钢筋混凝土结构的，都必须埋在地下或是建成半地下，这是为了防止宇宙辐射对基地成员的伤害。
2.生命保障系统
生命保障系统也可称为维持生命的系统，因为它提供了维持生命的基本要素：适当的压力、温度和湿度，可饮用的水，可供呼吸的空气、营养丰富的食物以及各种废物的处理。初级基地的生命保障系统跟载人飞船、航天飞机、空间站上的系统相似，都是非再生式的，氧气、水和食物要依靠来自地球的补充供应。长期和永久性基地的生命保障系统不能依靠来自地球的补充供应，无论是氧气、水或食物都要靠自己就地解决。这种生命保障系统是生物再生式的，利用绿色植物的光合作用，可生产食物、氧气和饮用水，同时还能清除二氧化碳和回收处理废物。
3.月球表面漫游车
航天员在月面上作野外考察，携带着大量的仪器和设备，穿着笨重的月球服，背上还背着沉甸甸的便携式生命保障系统，虽然月球重力只有地球的六分之一，但完全靠步行也是不可能的，必须提供交通工具。月球表面漫游车根据行驶距离的不同分为三种：近程、中程和远程。近程漫游车行驶距离只有几百米，工作时间在6～8小时以内；中程漫游车行驶距离为几千米，工作时间也是6～8小时以内；远程漫游车行驶半径达500千米，而且可以连续工作10天。漫游车的工作时间实际上是生命保障系统提供维持生命的时间。近程和中程漫游车相似于“阿波罗计划”中的月行车。远程漫游车的车厢是加压密封的，由生命保障系统提供氧气，并维持适当的压力、温度和湿度。车上还有一个气闸舱，供航天员进出车厢用。
4.出舱活动系统
出舱活动是指航天员在月球加压舱外所进行的各种活动。航天员在舱外的活动包括月球基地的建设和维修，野外的地质考察和标本收集，各种仪器设备的安装、调试和维修等。月球航天员的出舱活动系统由月球服、便携式生命保障系统和气闸舱组成。
月球服和便携式生命保障系统是连在一起的。便携式生命保障系统向月球服内提供加压的氧气，清除二氧化碳、水蒸汽和臭气，同时还要保证服装内适当的温度。月球服相似于一个微型的加压舱，将航天员的身体跟月球表面环境完全隔离开，防止恶劣的月球表面环境对航天员的伤害。
5.供电系统
月球基地要正常运行，必须有电力供应。月球基地的发电方式主要是利用核能和太阳能。如果用核能发电，发电站必须做好防辐射的准备，并且发电站的位置必须远离居住舱。如果用太阳能发电，则需要相当大的场地。此外，月球表面多沙尘，沙尘不仅会覆盖太阳电池板，而且还对其有腐蚀作用，因此会大大降低发电能力。在这方面太阳能发电站不如核电站。
月球基地上还有一种移动式供电系统，主要用于向漫游车供电，其中主要是远程载人漫游车，其次是中程载人漫游车，此外还有远程无人漫游车。远程载人漫游车在路上往返的时间是10天，在目的地还要停留10天，供电量是10千瓦。移动式电站有4种发电方式：放射性同位素（钚238）、光电池、燃料电池，以及用甲烷和氧作燃料的内燃机。
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文章作者:吴国兴
责任编辑:skylook
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