中国探月工程的新篇章正在缓缓展开,其焦点聚焦于一项前所未有的挑战:在月球上建造房屋。这一宏伟计划由中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁透露,他提到“嫦娥八号”任务将深入探索月球建筑的可能性,并揭示我国已成功研发出全球首台“月壤打砖机器”。这一消息激起了公众对月球基础设施建设的无限遐想。
然而,要在月球上开展建设活动,并非易事。尽管月球的岩土地质条件与地球有相似之处,但地球上的建设经验并不能直接应用于月球。月球环境的特殊性要求我们必须重新审视和适应。
科学家们认为,月球地下熔岩管是建立月球基地的理想地点,这些管道可以提供必要的保护,抵御宇宙辐射和微流星体的侵袭,甚至可能隐藏着古老的生命痕迹。但遗憾的是,我们对这些地下熔岩管的了解还相当有限,因此,进行大规模的勘探活动显得尤为重要。这包括派遣装备了三维成像和导航系统的机器人,对熔岩管的入口和内部结构进行详细测绘。
在深入勘探的基础上,航天员和机器人需要精心规划如何利用和改造月球的天然地形,进行适度的挖掘,并选用合适的材料填补缝隙,以提高空间利用率和增强气密性。然而,地下基地虽适合月球生活的初期阶段,但人类始终向往能沐浴在阳光下的建筑。因此,在月球表面建造房屋,使用“月壤砖”成为不可避免的选择。
目前,“月壤砖”正在中国空间站的舱外进行暴露试验。然而,关于如何通过烧制或粘合等方式大量生产合格的“月壤砖”,仍存在诸多未知。科研人员正在从多个角度进行深入研究,以期破解这一难题。同时,他们也在不断探索月壤的结构成分和月球环境,以深化对月球的认识。
生产“月壤砖”还需要解决持续供能的问题。确定粘合剂配方、检测“月壤砖”的有效寿命等都需要长期的月面实验。而为了确保“月壤砖”的供应,建立月球建筑工厂势在必行。但考虑到成本和技术难度,初期只能通过多次发射任务将航天员、机器人和必要的物资设备送往月球,这导致地月空间运输成本成为一大挑战。
为了降低运输成本,未来的载人/货运火箭将采用重复使用设计、材料和结构技术的革新。这将有助于形成探月任务与航天产业的良性循环,使月球基础设施建设成为负担得起的可持续性活动。随着运输成本的降低,航天员、机器人和各种设备将批量抵达月球,兴建工厂的计划也将逐步实施。
在月球上建设工厂无疑是一项庞大的工程,涉及导航定位、通信完善、工厂选址勘探、机器精准安装、能源供应维持以及月面道路修筑等多个方面。人工智能支持的机器人将在此过程中发挥重要作用。为了减轻地月空间运输的负担,初期使用的机器设备将追求轻便实用。随着月球工业体系的逐步建立,更重型、生产能力更强的机器设备有望在月球上得到广泛应用。
月球表面能源供应问题也是科研人员需要面对的挑战。在不远的将来,小型核裂变反应堆和太阳能将成为解决月表供能问题的主要方式。小型核裂变反应堆具有功率大、储能高、重量轻、体积小等优势,且基本上不依赖外部环境。而月球无大气层的特点使得月昼期间光照条件极佳,这为建设高效的月面光电转换装置提供了可能。
当然,月球基建还面临诸多未知和挑战。如何原位利用月壤中的元素大规模制取建筑材料?如何调整建筑设计以适应月球环境?月球资源是否具备足够的开采价值以支持月球基建的可持续发展?这些问题都需要通过更多的月球科考和勘探任务来逐步解答。
为了尽快解开这些谜团,航天科研人员需要大胆创新,广泛借鉴各行业领域的技术成果,研制更高效的智能探测器。同时,国际社会也应打破隔阂,合作筹建月球轨道空间实验室和月面科研站等,共同推动月球基建和地月空间资源开发的进程。