據(jù)中國(guó)工程院院士、中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁透露，我國(guó)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(dòng)不已。
近日，科技日?qǐng)?bào)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(zhǎng)、教育部深空探測(cè)聯(lián)合研究中心常務(wù)副主任謝更新團(tuán)隊(duì)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(guó)際認(rèn)可，并將選擇重慶的喀斯特溶洞作為模擬場(chǎng)地，開展相關(guān)研究和試驗(yàn)。
“人類想在地外星球上長(zhǎng)期生存，就必須建立一個(gè)安全、穩(wěn)定、低功耗、可長(zhǎng)期使用的居住地。”謝更新表示，月球熔巖管是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一類特殊月球地質(zhì)結(jié)構(gòu)，是火山活動(dòng)在月球形成的空心管狀洞穴。由于月球熔巖管有堅(jiān)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(duì)穩(wěn)定。因此，理論上月球熔巖管可以為人類在月球的長(zhǎng)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(duì)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(yùn)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(gè)可容納8名航天員的月球基地維持正常運(yùn)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(diǎn)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(yáng)輻射的影響;在地下1米以內(nèi)的深度，太陽(yáng)耀斑和太陽(yáng)粒子事件基本不會(huì)影響到月球熔巖管的內(nèi)部環(huán)境。
同時(shí)，月球熔巖管還可免受隕石擊穿風(fēng)險(xiǎn)。并且因?yàn)樵虑蛉蹘r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(yáng)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(duì)人和設(shè)備的危害非常大。
此外，月球熔巖管在月球上的長(zhǎng)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(shì)。
“截至目前，月球探測(cè)活動(dòng)已發(fā)現(xiàn)月球上有300多個(gè)洞穴入口——‘天窗’。”謝更新表示，“天窗”是由活動(dòng)熔巖管坍塌而形成的坑，這300多個(gè)“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(duì)將在重慶利用溶洞模擬月球熔巖管進(jìn)行驗(yàn)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(gè)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(duì)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(duì)計(jì)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(shí)現(xiàn)與外部環(huán)境的完全隔離。溶洞實(shí)驗(yàn)包括洞室自動(dòng)施工技術(shù)和就地利用技術(shù)以及人工生態(tài)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。采用導(dǎo)光管將陽(yáng)光引入生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，為作物生長(zhǎng)提供陽(yáng)光，并開發(fā)自動(dòng)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(diǎn)，他們將圍繞密封、自動(dòng)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(hào)”成功在月面首次構(gòu)建微型生態(tài)系統(tǒng)、開展生物實(shí)驗(yàn)并培育出人類月球第一片綠葉的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)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。
