世界仍在庆祝1月3日中国的嫦娥4号在月球远端的历史性着陆。近日,中国宣布计划继续执行三次月球任务,为建立月球基地奠定基础。
定居月球及更远的地方,一直是人类的愿望。技术的进步,以及在月球两极附近发现了大量水源,使得这个想法更具吸引力。
但中国离实现这一目标的距离有多远?悉尼科技大学高级讲师约书亚·周(Joshua Chou)分析了可能性。我们一起看看他怎么说?
如果我们把重点放在现有技术上,中国今天就可以开始在月球上建立基地。
第一个月球基地
第一个月球基地很可能是一个由自动化机器人(类似于亚马逊仓库)运行的无人设施,以确保必要的基础设施和支持系统在人们到达之前完全运行。
月球环境容易受到深真空条件、强烈的温度波动和太阳辐射等对人类不利的条件的影响。更重要的是,我们还没有完全理解在太空和月球上对人体的长期影响。
据报道,嫦娥四号任务带到月球的种子已经萌芽。这是人类第一次在月球上种植植物,为月球基地未来的食品农场铺平了道路。
建造月球基地和建造第一个海上石油钻井平台没有什么不同。必须考虑移动建筑部件的物流,必须进行可行性研究,在这种情况下,必须测试土壤样品。
中国已经迈出了检查月球表面土壤的第一步。这对于建造地下栖息地和支持基础设施是必要的,这些基础设施将保护基地免受恶劣的地面条件的影响。
3D打印一切
在建造月球基地的所有可能技术中,3D打印提供了最有效的策略。地球上的3D打印已经彻底改变了生产效率和效率,减少了浪费和成本。
中国的愿景是发展月球基地内外3D打印的能力。3D打印机有潜力制造日常用品,如酒杯、修理底座零件。
但在太空中进行3D打印是一个真正的挑战。它将需要能够在月球微重力环境中运行的新技术。必须开发出能够在真空中形成零件形状的3D打印机。
需要新材料
我们知道,地球材料,如光纤,一旦进入太空就会改变属性。因此,在地球上有效的材料可能在月球上无效。
无论3D打印组件的用途如何,它都必须能够抵抗月球环境的条件。因此,打印材料的发展至关重要。研究人员正在逐步寻找和开发新的材料和技术来应对这一挑战。
例如,德国的研究人员希望在不久的将来,在微重力的作用下,能有第一个“随时可用”的不锈钢工具进行3D打印。美国宇航局还演示了零重力三维打印技术,表明在太空中进行三维打印是可行的。
在更大的范围内,我们看到房屋在地球上进行3D打印。以类似的方式,月球基地可能会使用预制部件与大规模3D打印相结合。
美国国家航空航天局于2005年发起的“三维打印人居挑战”的参赛作品可以看出这一点。该竞赛旨在推动3D打印施工技术的发展,为地球、月球、火星及其他地区创造可持续的住房解决方案。
在月球上生活
到目前为止,我们一直关注建造月球基地的技术可行性,但我们还需要考虑月球对人类的长期影响。迄今为止,已经进行了有限的研究以检查细胞水平对人体生理学的生物学影响。
我们知道人体器官、组织和细胞对重力具有高度敏感性,但目前缺乏对人体细胞如何发挥作用和再生的理解。
如果宇航员生病怎么办?地球上的药物还能起作用吗?如果宇航员要在月球上生活,这些基本问题需要答案。
从长远来看,人体器官和组织的3D生物打印将通过允许机器人手术在维持月球任务中发挥关键作用。俄罗斯最近展示了第一台在微重力下工作的3D生物打印机。
超越无限
中国能建立月球基地吗?当然。人类能在月球和其他行星上长期生存吗?答案不太清楚。
可以肯定的是,中国将在未来10到15年内利用必要的技术能力开展载人登月任务,为太空探索奠定基础。