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在月球熔巖管內(nèi)建造基地最新研究提供可行性方案

2023-01-08
來源:科技日報(bào)
關(guān)鍵詞: 探月工程 月球熔巖管 玄武巖

據(jù)中國工程院院士、中國探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁透露,我國將在2028年左右建成月球科研站基本型,。這一消息讓不少網(wǎng)友激動不已,。

近日,科技日報(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、教育部深空探測聯(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際認(rèn)可,,并將選擇重慶的喀斯特溶洞作為模擬場地,,開展相關(guān)研究和試驗(yàn)。

“人類想在地外星球上長期生存,,就必須建立一個安全,、穩(wěn)定、低功耗,、可長期使用的居住地,。”謝更新表示,,月球熔巖管是近年來發(fā)現(xiàn)的一類特殊月球地質(zhì)結(jié)構(gòu),,是火山活動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穩(wěn)定。因此,,理論上月球熔巖管可以為人類在月球的長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,?!斑@一能耗大大低于在月面建設(shè)基地?!敝x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輻射的影響,;在地下1米以內(nèi)的深度,,太陽耀斑和太陽粒子事件基本不會影響到月球熔巖管的內(nèi)部環(huán)境。

同時,,月球熔巖管還可免受隕石擊穿風(fēng)險,。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,,對人和設(shè)備的危害非常大,。

此外,,月球熔巖管在月球上的長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。

“截至目前,,月球探測活動已發(fā)現(xiàn)月球上有300多個洞穴入口——‘天窗’?!敝x更新表示,,“天窗”是由活動熔巖管坍塌而形成的坑,這300多個“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個方面,可以很好地模擬月球熔巖管的情況,?!敝x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)光管將陽光引入生態(tài)實(shí)驗(yàn)室,,為作物生長提供陽光,,并開發(fā)自動能源控制系統(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,?!敝x更新表示這也是研究的重點(diǎn),他們將圍繞密封,、自動建造技術(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”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,。



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