近日，中國(guó)科研人員經(jīng)過(guò)深入研究和反復(fù)驗(yàn)證，提出一種全新的利用月壤生產(chǎn)水資源的方法，在國(guó)際上引起廣泛關(guān)注。外媒分析，未來(lái)的月球基地發(fā)展為“月球城”，需要充足的資源供應(yīng)，除了解決水資源問(wèn)題，還須解決食品、居住地建筑材料等問(wèn)題。

供應(yīng)水資源的新方法

據(jù)美國(guó)《科學(xué)》雜志報(bào)道，在嫦娥五號(hào)帶回地球的迄今為止緯度最高的月壤樣本中，中國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)一種礦物晶體?；趩尉а苌浞治龊突瘜W(xué)分析可知，這種礦物晶體的主要成分為水合物，其中含有水分子和金屬元素。盡管并非液態(tài)水或者冰，但該礦物晶體中水分子的質(zhì)量占比高達(dá)41%。也就是說(shuō)，1噸這種礦物晶體約含410千克水分子，且在加熱到一定溫度后能以水蒸氣的形式逸出。

按照中國(guó)航天機(jī)構(gòu)的計(jì)劃，嫦娥八號(hào)將于2030年之前被發(fā)射到月球上。屆時(shí)它可能搭載驗(yàn)證性科研裝置，在月球上開(kāi)展月壤制水實(shí)驗(yàn)。這個(gè)過(guò)程使用的能源，并不需要從地球?qū)ｉT運(yùn)送到月球上，靠太陽(yáng)能即可滿足需求。整個(gè)過(guò)程的產(chǎn)物只有金屬、水以及一些氧化物，既簡(jiǎn)便可行，又清潔環(huán)保。

美國(guó)密西西比大學(xué)空間科學(xué)系教授米歇爾·漢隆表示，人類要在月球上生存，最重要的資源就是水。除了人體需要水分滋養(yǎng)，加工和分解水或冰產(chǎn)生的氫氣可以作為燃料，讓儀器和機(jī)械設(shè)備在沒(méi)有日光照射的情況下運(yùn)行。漢隆認(rèn)為，人類未來(lái)建設(shè)月球基地，應(yīng)該尋找上述水合物富集的地區(qū)，以解決水資源供應(yīng)問(wèn)題。

美國(guó)航空航天局（NASA）制定了在月球南部地區(qū)建設(shè)“月球城”的計(jì)劃，因?yàn)槟抢锟赡芴N(yùn)藏著豐富的水資源（以冰的形式存在），可以作為第一批月球居民的飲用水源，還可以用于冷卻設(shè)備，以及分解出用作燃料的氫氣和供人類呼吸的氧氣。

漢隆指出，中國(guó)提出從月壤中提取水，是向月球基地供應(yīng)水資源的一種新方法。如果能在月球上成功制備足夠的水，那么就能為未來(lái)的月球探索和深空探索提供更有力的支持。

是太空運(yùn)輸還是就地取材

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，在解決水資源問(wèn)題后，月球基地還須解決居住地的建筑材料問(wèn)題。月球基地至少要包括休息室、衛(wèi)生間和實(shí)驗(yàn)室，以及用于防止人類骨骼退化和肌肉萎縮的運(yùn)動(dòng)空間——這些建筑該如何建造？

一種選擇是直接利用月壤。月壤制成的材料具有特殊的反射性，可以充當(dāng)?shù)钟椛淞Ｗ雍蜔崃康钠琳?。?duì)于如何利用月壤生產(chǎn)建筑材料，以及其他支撐性和輔助性材料，科學(xué)家進(jìn)行了大量研究?？尚械姆桨赴ǎ貉芯繉⒃氯烙米?D打印的原材料，直接在月球上打印出建筑物；在地球上制造出建筑構(gòu)件，將其運(yùn)抵月球后再進(jìn)行組裝。NASA的月球基地計(jì)劃提到，最好避免將大量地球上的材料（例如磚塊鋼桁架）運(yùn)往月球，因?yàn)樘者\(yùn)輸成本高昂。

另一種選擇是在月表之下修建居住和活動(dòng)空間，主要是對(duì)天然洞穴進(jìn)行改造——這被認(rèn)為是更切實(shí)可行的解決方案。意大利科學(xué)家經(jīng)研究指出，月球上存在不少洞穴。歐洲航天局（ESA）認(rèn)為，這將推動(dòng)月球科研和人類探月計(jì)劃邁出重要一步。這類熔巖洞穴可被修建為月球基地，為人類提供居所，并支持人類對(duì)月球進(jìn)行長(zhǎng)期探索。

但是，上述解決方案并非沒(méi)有缺點(diǎn)。月球上的洞穴大都深入月球表面以下100多米——在這樣的深度構(gòu)建生活區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū)，這在地球上都不是一件容易的事。

除了建筑，月球基地還須解決食品供應(yīng)問(wèn)題。目前，空間站上的宇航員所吃的食品是經(jīng)過(guò)水化和加熱的，裝在特殊的小袋中。這些食品都是在地球上準(zhǔn)備好的。如果駐留月球基地的人員完全依靠地月之間的運(yùn)輸獲得食品，其成本過(guò)高，因此很可能要在月球上自行生產(chǎn)食品。

根據(jù)目前已開(kāi)發(fā)出的相關(guān)技術(shù)，“月球基地菜單”上的食品可能包括由牛肉細(xì)胞培育而成的人造牛排，以及在月壤中種植的可食用植物。《新科學(xué)家》指出，中國(guó)在月壤中發(fā)現(xiàn)的水合物中，富含鐵和少量鉀，這無(wú)疑增大了人類在月球上種植作物的可行性。

“月球城”的設(shè)想與困難

美國(guó)《科學(xué)》雜志指出，在各航天大國(guó)中，美國(guó)率先提出了“月球城”的概念。NASA正致力于在月球南部地區(qū)選址，建立名為“阿爾忒彌斯大本營(yíng)”的月球基地，并完成取水、建造建筑物等一系列工程。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，NASA計(jì)劃讓科研人員和工程人員搭乘SpaceX飛船降落到月球南極地區(qū)，開(kāi)展前期準(zhǔn)備工作。

英國(guó)貢希利地面站空間工程總監(jiān)馬修·科斯比認(rèn)為，“月球城”應(yīng)分階段建設(shè)，類似于搭建空間站。為確保人類生存以及機(jī)器人持續(xù)工作，“月球城”應(yīng)設(shè)置生活區(qū)、交通設(shè)施和可靠的發(fā)電設(shè)施（例如功率足夠大的太陽(yáng)能電池板）。

科斯比表示，一旦這些基礎(chǔ)設(shè)施被部署到月球上，就將由“人力與機(jī)器人混合驅(qū)動(dòng)”的設(shè)備進(jìn)行組裝和運(yùn)行。月球上的許多工作都可以由機(jī)器人來(lái)完成，僅在某些時(shí)候需要人類給予支持。

按照NASA的計(jì)劃，“阿爾忒彌斯大本營(yíng)”將發(fā)展成為“月球城”。首先需要提上日程的，是保護(hù)人類免受致癌的宇宙射線和嚴(yán)酷溫度的傷害。接下來(lái)，“月球城”將逐步增添更多元素，最終建成太空港和生活、娛樂(lè)場(chǎng)所。

“阿爾忒彌斯大本營(yíng)”計(jì)劃因面臨諸多技術(shù)問(wèn)題一再被推遲。NASA曾表示，該計(jì)劃將于2026年9月實(shí)現(xiàn)。NASA設(shè)計(jì)的能夠繞月球軌道運(yùn)行的空間站，已經(jīng)在地球上（NASA研發(fā)中心）開(kāi)工建造。然而，一些業(yè)界專家并不看好NASA的“月球基地進(jìn)度表”。

英國(guó)諾丁漢特倫特大學(xué)天文學(xué)副教授丹尼爾·布朗博士指出，月球上的條件非常惡劣。那里沒(méi)有能夠維持生命的大氣層，而且溫度極端——從相當(dāng)于液氮環(huán)境的極冷，到高于地球上水沸點(diǎn)的極熱。因此，“月球城”需要建成與地球大氣層類似的環(huán)境，以提供人類呼吸所需的大氣；要具備足夠的隔熱性能，以保持穩(wěn)定的、令人感到舒適的溫度；還要解決運(yùn)輸、生命維持系統(tǒng)等設(shè)備運(yùn)行所面臨的種種難題。

英國(guó)思克萊德大學(xué)空間技術(shù)工程師馬爾科姆·麥克唐納預(yù)估，NASA的“重返月球”計(jì)劃難以在2028年之前實(shí)現(xiàn)。至于建設(shè)“月球城”，最早要到2030年才會(huì)開(kāi)始考慮。

編輯：姚志剛 winter-yao@163.com