月球基地的任务

在上一篇文章中，我们讨论了NASA如何在月球轨道上建造一个网关站，以及它可以执行什么功能。 作为阿耳emi弥斯计划的一部分，目前仅考虑着陆，但从全球意义上讲，建造月球基地应该是下一个合乎逻辑的步骤。 在这里，我们将弄清它将解决的任务，如何构建它以及可以带来什么好处。


欧洲航天局艺术家介绍的月球基地

地点

与理论上可以在任何地方登陆的探险不同，选择地点对于永久定居非常重要。 将利用其优势，而劣势将持续数年。 月球轨道的参数为基地确定了多个可能更有趣的地方。



两极。 由于月球的旋转轴几乎垂直于黄道，因此在两极都有几乎始终被照亮的区域，以及根本没有阳光照射的地方。 照明的区域很明显是放置月球底座的太阳能电池板的候选区域，在永恒的夜晚，直接在地表发现水冰，最容易在农场提取和使用。 最有趣的地方位于南极：Malapert峰，被阴阳年的74％所照亮； Shackleton Crater，位于永恒的夜晚。


月球南极，JAXA图片

一个有趣的事实：月亮的表面在白天加热至127°C，在晚上冷却至-173°C。 但是，阿波罗探险队发现 ，在半多米深处，温度实际上没有变化。 在50厘米深度处，测量结果显示为 -24°C，在120 cm探头末端，温度为-16°C。 然而，水冰显然会吸引到两极，并且在那里发现的数量要多得多。

赤道肢。 从地球上看，肢体是月球的边缘。 由于月亮在一侧转向地球的事实，肢体区域结合了可见侧（无需中继器的恒定通信）和反面（没有地面无线电干扰，不会严重干扰射电望远镜）的优势。 与极点不同，赤道允许对整个天球进行天文观测。 在美国宇航局，史密斯海东部的舒伯特陨石坑和西部的里乔利陨石坑被认为是登月基地潜在的有趣地点。


史密斯海，从地球上眺望

建筑施工

美国宇航局登月基地插图

月球基地将是人类在另一个天体上的第一个定居点。 也许有一天会有经验，会为不同的行星和卫星提供典型的解决方案，但是到目前为止，最好的方法还是未知的，设计师的想像力带来了各有利弊的多种选择。

月球上的生命与我们平常的地球有何不同？ 缺乏气氛不仅导致需要太空服。 地球的大气层使我们免受陨石和宇宙辐射的影响。 因此，许多月球基地项目都建议对两种危险因素均采取防护措施。 选项可能非常 不同 -建议将基础模块放置在沟槽中或在坑壁中挖出隧道，然后将基础放置在人造洞穴中。 您也可以在适当位置建造屋顶并在其上面倒入碎石。 同时，还有开放式模块的项目，将通过建设性的解决方案来确保对模块的保护。

此外，固定基地的问题在于，将对周围环境进行足够快的探索，并且为了收集新的数据进行研究，探险将不得不越来越远。 还提出以各种方式解决该问题。 显而易见的解决方案是将全地形车添加到您的齿轮箱中。 但是，当他们想通过移动火车，甚至是巨型履带车的形式来实现移动基地时，还有更多原始选择。


21世纪初的月球基地项目

当然，二十一世纪的技术对月球基地的项目产生了影响。 欧洲太空总署（European Space Agency） 的专案于2014年发表，看起来非常完善，并包含大量可能成功的构想。 首先，该基地是在现场建立的，几乎没有人参与。 这是有利的，因为从地球上控制机器人相对简单，您可以进行构建而不会产生不必要的仓促，并且人们会飞往已经准备好的站点。 第二个想法是使用可折叠模块，这些模块以折叠状态交付，并从外部膨胀并覆盖有硬石膏。 确实，在存在当地建筑材料的情况下，使用它们而不是随身携带所有物品是合乎逻辑的。 第三个想法是在建筑中积极使用3D打印。 以3D打印机打印的承重墙形式的基座的外壳要比仅在模块上倒粉刷的想法要好得多。 2013年，在ESA上印刷了一面月球土壤模拟器重1.5吨的墙。 奇怪的是，在太空条件下，可以通过太阳的光线直接打印熔化的角砾石，并且近年来已经进行了此类实验。 2017年，德国科隆德国航空航天中心进行了印刷，将重块加热到1000°C。 同样在RegoLight项目的框架中，移动打印头的原型也已成功测试。 在2019年，NASA 举办了适合月球或火星建筑的 3D打印竞赛。

任务

月球基地会做什么？ 几个潜在有趣的方向已经显而易见。

首先，人类将学会生活在另一个天体上。 人们并不是第一个探索不友好地区的人；在古代地球上，智人的代表从寒冷的北极地区扩散到波利尼西亚的岛屿，到处都有创造新条件的生活技术。 同时，月球和火星上的生活条件非常接近，为月球基地开发的技术可以用来殖民红色星球。 同时，还有月亮独有的困难。 地球大气甚至火星的撞击导致岩石侵蚀，沙粒相互摩擦并变得更光滑。 月球岩石是由具有极高磨蚀性的材料制成的。 月亮的尘土是如此刺痛，以至于在阿波罗计划中登陆地面的所有12名宇航员都报告“月亮过敏”-喉咙痛，眼睛，流鼻涕和打喷嚏，几天后才消失。 对于将在月球表面长时间工作的人来说，无处不在的灰尘将成为严重威胁-它会损害肺组织，甚至从理论上讲也有机会进入血液并伤害其他器官，甚至伤害大脑。 磨具的月尘也应该很难移动机械部件。 但是这种影响有多严重，因此有必要在实践中进行检查，因为现有的重膏体模拟物还不够好-月尘具有电荷，现在基于玄武岩的模拟器具有类似的静电特性或表面特性。 此外，对岩石进行机械研磨以创建月球土壤的模拟器会产生具有远小于月尘的磨蚀性的尘埃。


月球上的自动制氧设备，是美国宇航局基地的项目之一

此外，以天体为基础，您可以研究使用本地资源的方式。 除了上面已经显示的用于建筑的土壤外，其他选择也是可行的。 月牙石含 42％的氧气，21％的硅，13％的铁，7％的铝，非常需要学习如何提取和使用这些材料。 这也包括建立封闭的生命支持系统的工作-更多的材料和设备将不会从地球运送出去，而是会在本地生产，火星和其他天体的发展越紧密。

月球基地的第三个可能角色是后勤。 在没有大气的情况下，可以制造火箭推进的运载火箭，并用高斯枪或轨道炮（电磁质量加速器）将有效载荷送入轨道。 但是什么样的货呢？ many，与许多出色的作品相反，在月球上提取氦3没有任何经济或物理意义。 首先，氦3是在the的衰变中自然形成的，而in又被用于核武器。 2010年，全球每年氦3的消费量估计为4万升，近年来的价格在每升数百至数千美元之间，而在月球上提取氦3并将其运送到地球的成本将高出几倍。 其次，从红海底泥中开采黄金更容易-每吨粉砂中有 5克黄金，月球重矿物中的3氦含量估计为每100吨1克。 最后，使用氦3的核聚变反应的变体需要比氘-t高得多的温度，因此实施起来要困难得多-现有材料不能长时间承受氘-reaction反应的温度，而且将无法应对这种选择。使用氦3。 同时，登月基地的经济意义是可能的 。 但是为航天器加油的燃料可能是有用的货物。 在沙漠中，水比黄金具有更高的价值，而在太空中，最宝贵的东西之一就是燃料供应。 而且，该系统在飞向其他行星之前将与一个近月站对接并使用从月球上提取的燃料进行加油时，从理论上讲是非常有效的。


熟练掌握的月球，来自游戏《 Anno 2205》的框架。在游戏中，仅建造了用于提取氦3的月球底座。

最后，登月基地将收集科学数据。 月球的地质非常有趣，因为关于我们卫星的起源仍然存在争议。 迄今为止，事实证明，当原始地球与火星大小的天体相撞时，发生了一次巨大碰撞的假说。 但是，也有一些事实对此假设的响应不佳，与此平行的还有其他版本：月球与快速旋转的原始地球分离，或者两个天体平行形成。 同样，月球可能是许多陨石碰撞或由于陨石轰炸而升起的结果。 月球基地将使您能够收集有关月球地质的数据，并有可能最终批准一种假设，认为该假设与所观察到的事实最相关。 月亮岩石上数十亿年暴露于真空和太阳辐射的结果也非常有趣。 除地质学外，月球条件对于天文观测也很方便-射电望远镜可以被自然障碍物关闭，免受地球的干扰，光学望远镜将在理想的条件下工作而不受大气干扰，并且X射线和长波望远镜不会被大气层阻挡。 而且，独特的特性将使干涉仪模式下的地面和月球望远镜工作。 地球与月球之间的距离略大于一光秒，因此您可以创建具有独特分辨率的望远镜。 在Spectre-R干涉仪模式下以相近的距离工作是哈勃望远镜的“陡峭”一千倍，月球射电望远镜将具有类似的特性，并且在光学范围内，您可以创建一个比通常地面锐利60倍的复合物。

结论

尽管月球基地仍然是一个遥不可及的未来，但现在已经很清楚了它的用途，并且已经在努力开发将在其上使用的技术。

在作者版中为“宇宙，空间，时间”杂志准备的材料。