建设月球基地的梦想可能实现吗？
部署10亿瓦太空电站，耗资70万亿 分三步走，一定能够实现！
自从美国“阿波罗”登月计划完成之后，人们又在热烈谈论开发月球的事情了，很多科学家还提出建立月球基地的建议。1989年7月，时任美国总统布什还曾宣布要把月球作为人类飞往火星的基地。看来，在未来几十年内，开发月球、建立月球基地是势在必行且一定要做的事了。
空间技术的迅速发展，导致人类外空活动的日益扩大，已经把建造大型空间站、太阳能电站、太空工厂和空间居民点的任务放到了科学家的面前。但是，要实现这些目标，需要大批原材料，而从地球向宇宙空间运送费用非常昂贵，终非长久之计。因此，寻找地球外的材料来源，例如从月球和小行星获取材料以及降低它们的运输费用，就成为发展空间工业生产、建造空间站和太空居民点的关键。
远在“阿波罗”飞船登月的历次航行中，航天员曾从月球带回许多月球岩石样品和尘土。经过分析表明，它们主要由40%的氧、30%的硅和20%~30%的各种金属元素如铝、钛、锰、铁等组成。金属元素经加工后的基本构件可用于制造各大型空间站；硅是玻璃、陶瓷与半导体的基本材料，可用于制造光学和电子元件；氧则供给居民需要。因此，月球确实是地球之外的资源宝库与材料来源。月球的低重力环境又为便宜运送月球材料到宇宙空间提供了保证。月球上的重力仅仅是地球重力的1/6，把材料运往空间所需的脱离速度很小，只有每秒2.31千米，再加上月球上无空气，不存在空气阻力，所以从月球射离物体比在地球射离容易许多。这就是科学家们提出开发月球、建立月球基地的主要需求背景。
人类要开发月球并从它获取丰富的资源，还得先建造月球基地。作为先导，很可能不是直接建造为开发资源的月球基地，而是建造月球宇航基地，用以向宇宙空间射离物体以及为人类飞往火星作准备。建设这些基地的材料何处来？如果是从地球运来，其代价是非常高的。
科学家提出，在月球上建造一个宇航循环基地需1000吨水泥、330吨水和3600吨钢筋，若将这些材料从地面运往月球，每吨需耗资5000万美元，显然太昂贵了。材料学家对月球岩样进行分析和试验后认为，只要把氢带上月球就可把月球上的岩石变为最理想的建筑材料。月球表面钛、铁含量极为丰富，这些矿物被加热800摄氏度后与氢结合会产生铁、钛、氧气和蒸汽。在此过程中产生人类生存所必需的水和氧气。月球岩石可精炼成轻型和坚固的水泥，剩下的铁矿可用来冶炼钢筋。这种月球岩石同其他小行星的组成物质相似，已经在茫茫宇宙中存在了许多亿年，不但能抵挡太阳射线对其粒子的辐射，还能经受极大的温差考验。材料科学家利用航天员带回地面的月球岩石样品制成了一块目前世界上无法同它相比的最强硬、最坚固、最富弹性的混凝土。这种混凝土是唯一能在气候异常的月球屹立的建筑材料。在月球上生产每千克这种品质的混凝土只需氢3克，而且只要具有总重量约200吨的机械钻探设备就可投入月球物质的挖掘。化学科学家设计了许多从月球岩土中提取纯净元素的方案，包括利用太阳能加热月球物质的物理分离法以及利用氢氟酸之类的试剂从氧化物中取得氧、硅和金属的化学分离法，并将每个加工厂设计成能循环使用试剂和废料的齐全生产单位。一个只有1吨重的小小的试验性化工厂，每年可将十几吨月球物质加工成氧、金属和玻璃。因此，科学家认为，建设月球基地的基本材料不必从地球运去，可以就地取材。待月球基地建成后，可以大规模开发月球，建造月球工厂，并把大批材料通过宇航基地射离月球，输往地球轨道和太阳系空间，用以建造各种大规模空间站，并为太空工业提供原料，为太空居民城镇建设供应建材。
月球上的尘土确实非常有用，用它还可烧制房屋的砖、瓦和管道。利用尘土覆盖航天员居住点和月球实验室，可使他们免受宇宙射线、太阳耀斑的侵害。近2米厚的月球尘土可使航天员获得与地球相同的对宇宙射线的防护机制。开发月球、建设月球基地不仅是可能的，而且是人类在地球外开拓疆域必然要做的一项工作。
开发月球还能使它成为人类未来从事科学研究的前哨阵地。在那里，科学家不仅能够直接研究月球的种种特性及其演化过程，而且也可能是唯一揭开地球早期史奥秘的地方。例如，研究它的矿物构造过程，可以和地球比较。利用月球无空气、低重力、自转速度慢和环境幽静的特点，有可能在物理学、化学、生物学和其他科学方面进行唯一性实验；在月球上进行天文学与天体物理的研究比在地球更具优越性。对人类社会来说，开发月球显得日益重要起来。
月球基地能否迅速地发展，全决定于是不是有可能将开采的材料大量射离月面。这里需要一种称为物质驱动器的月球物质高效率发射装置。物质驱动器在不到160米长的轨道上将有效载荷加速到可摆脱月球引力的速度，即每秒2.31千米，连续不断将有效载荷射离月面，然后使脱离轨道的载荷朝着一定的方向准确地飞往空间某一位置，也就是月面上空60820千米、称为地月体系中的拉格朗日平衡点的地方。在那里再由一直径约9米的圆柱形接收器将其截获。停留平衡点的物质接收器可以耗能最少地进行工作。被截获的月球物质然后被缓缓送入高地球轨道的各用户。普林斯顿一实验室曾做了这种物质驱动器的模型，利用它运载工具被加速到1100个重力加速度，是航天飞机能达到的最高加速度的100倍。除了轨道长度和运载工具的质量外，模型和实物同样大小。导轨仅用一段，只有0.5米长，是由20个驱动线圈组成的。启动后，运载工具从静止状态开始运行，以400千米／小时的速度飞出0.5米长的导轨。
已有设想要用一种类似汽车装配中的机器人那样的自动复制机，经过2年左右时间生产100多台月球物质驱动器，每年能把10万多吨的材料运输到空间工厂和各大型空间站。这样，在未来太空，将会出现一个全新的产业，人类将逐渐摆脱地球的羁绊。
建立月球基地还要求研制一种能将人员和物资送往近地轨道以外太空去的轨道间运输飞船，它将在近地轨道和地球同步轨道间往返运送有效载荷，并将有效载荷运送到通向月球、小行星和行星的特定轨道上。1986年3~7月期间，前苏联的“联盟T15”号飞船曾在“和平”号和“礼炮7”号两座空间站之间进行过往返穿梭飞行，进行人员和仪器设备的运输。但是，这仅是低轨道之间的空间运输。美国的航天飞机所能到达的高度也只限于近地轨道，所以建造轨道间的运输飞船是将人员和货物送往空间站以外轨道的先决条件。
虽然月球物质驱动器和空间轨道间运输飞船两项关键技术还在努力解决之中，科学家们却已经在拟定月球基地的发展计划了。
为了对各国在月球和其他天体上的活动进行组织和管理，1979年12月18日联合国通过了月球条约。
1987年10月，在国际宇航科学院的会议上，来自50多个国家的近1000名科学家和工程师联名提议建造国际月球基地。提议中的建造计划大致分4个阶段：
第一阶段的目标：在2001年前建造一个载人月球轨道空间站。到目前为止，人类已经先后建立过若干地球轨道上的空间站，例如“和平”号空间站。
第二阶段目标：在2010年前在月球建立研究实验室，其中在2003~2005年期间，由6名航天员首批登月，组成基地站。在2006~2010年期间，基地人员增至30人，建成研究实验室。
第三阶段目标：发展主要生产设备，并为每年向地球同步轨道和其他地方输出10万吨产品而继续扩大有关设施。这可能要相当长的一段历史时期。
第四阶段目标：到21世纪末建成具有高度生产能力的月球基地。
此外，科学家的联名提议还要求建立相应的国际月球基地开发机构，它的主要作用应包括诸如召开规划会议、讨论建造月球基地的政策和法律等等有关问题。当这样的国际月球基地开始建造并变成现实时，可能会出现一些全新的问题。例如国家的意义、国家的边界和人类之间的相互关系，有可能需要重新探索和认识，或者说至少会赋予新的含义和内容。
科学家们建议的国际月球基地，其最终目标是拥有高度生产能力，显然是一座月球城镇，离我们还相当远。而第二阶段目标已经就在眼前，规模不会很大，科学家们也研究得比较具体。他们认为，早期的月球基地应包括一个检测月球物质、监测基地成员健康状况和生活食品的试验舱，一个生活舱，一个不加压的储藏舱，一个加工月球物质的小小化工厂，一个带观测室和气闸门的连接舱，两辆月球运输车。这种基地的成员可包括指令长、机械师、机械技师、医生、地质学家、化学家和生物学家。基地成员每两个月轮换一次，每次通过在低月球轨道上会合的轨道间运输飞船和月球游览车交换3~4个基地工作人员。
在这之后，人类将可利用小小化工厂生产的产品和建筑材料在月球上建造固定的、坚固的宇航基地，为今后把开发出来的月球物质送往空间各用户和为人类飞往火星作出发地。
知识点
拉格朗日平衡点
拉格朗日点是以著名的法国数学家和力学家拉格朗日命名的空间中的一个点，也被称为太空中的天平点。由于受到两个天体的重力影响，位于这一点上的小型物体可以相对保持平衡，不需要动力推进以抵挡引力作用。在每两个大型的天体之间，比如太阳和木星、地球和月球之间，理论上都存在5个拉格朗日点。
这个平衡点的存在由法国数学家拉格朗日于1772年推导证明的。1906年首次发现运动于木星轨道上的小行星在木星和太阳的作用下处于拉格朗日点上。
自古以来，人类就有在月球上建设家园的梦想，我国古代的民间传说中，就有嫦娥与吴刚在月宫中生活的美丽神话。而最先提出建设月球基地的，是一批极富想象力的幻想家和科幻作家。进入21世纪，建设月球基地将不再是幻想，而是要变成实际行动了。
1987年10月，在国际宇航科学院大会上，来自50多个国家的近千名科学家和工程师，联名提议建造国际月球基地。1995年4月，在德国召开的会议上，各国科学家们讨论了建设月球基地的国际发展战略，目前美国、日本和欧洲空间局等国家和组织，都提出了建设月球基地的计划，并开始为实施月球基地计划做准备。
现在的问题是，人类将如何建设月球基地，开发利用这个离地球最近天体的丰富资源。
(1)开发、利用月球资源，为人类造福。
(2)利用月球高远优势资源进行科学研究和实验。
(3)按照循序渐进的月球基地发展策略，最终在月球表面建立一个有人居住的永久性基地和月球村。
月球基地建在哪里
建设月球基地，首先遇到的一个问题就是选址，就是月球基地建在什么地点才是最合适。
根据开发月球的要求和特点不同，将有不同类型和功能的基地，不同类型和功能的基地，对于基地的选址将有不同的要求，例如：
(1)月球天文观察站的站址宜选在能屏蔽地球发射无线电噪声的月球背面。
矿产资源开发基地则应选择矿产资源丰富的地区建设基地。
(2)月球的南北极地区可能是火箭推进剂生产基地合理的备选区域，因为那里可能存在大量的水冰。
(3)对于科学研究基地则应满足下列条件：能够和地球保持畅通的通信联系；有良好的光照条件，可以充分利用太阳能；满足制备氧、水等维持生命的消耗物资的需要；周围有丰富的资源，能满足月球资源研究和利用的需要；地势比较宽阔平坦，有利于飞船的起飞和降落。
月球极区约有70％～80％的时间处于阳光照射之下，太阳能电池能为月球基地提供充足的电力，极区的温差较小，两极地区分布了大量月海，应是建立月球科学研究的理想地区。
月球机器人打先锋
由于月面环境十分恶劣，人离开生命保障系统是无法生存的。航天员在月球上必须身穿笨重的月球服，背着沉甸甸的便携式生命保障系统。而且在居住舱外还不能工作时间太长。然而，机器人不需要特殊的月球防护服，也不需要为机器人建造密闭居住舱和提供复杂的环境控制和生命保障系统，可以在月面长时间工作。机器人还可以承担危险的和特殊的工作，例如进入极寒冷的月球南北极永久阴影区进行探测等。在月球基地建设中，机器人最能充分显示自己的本领，在基地建设中打先锋。
未来在建设月球基地工作中，需要各种各样的月球机器人如：
(1)大力士机型器人。这种机器人力气大，适合作重活，如装卸、搬运和安装大型结构件等。
(2)多面手型机器人。它在月球基地建设能承担多种任务，既能完成一般的体力工作如挖掘，又能进行一些精细操作如建筑安装等。
(3)灵巧机型器人。负责完成各种精细操作，如精密仪器设备的安装、操作和维护。
(4)实验机器人。在月面根据需要进行采样，进行实验分析。
(5)筑路机器人。负责飞船着陆场地建设，如开凿和挖掘、平整土地、修筑道路等。
(6)其他作业机器人如建设机器人、机器人修理工、排险机器人和在月球基地建设中承担日常杂务的机器人等。
分阶段建设
建设月球基地是一个漫长的过程，需要由小到大，循序渐进分阶段建设。
建立前哨站
早期的临时性月球前哨站规模不大。这种前哨站最基本的设施应包括：一个能防辐射并适合航天员生活的居住舱和一个实验舱及一个能提供生命保障和食品的后勤舱；一个带气闸门的连接舱，用于航天员出入月球表面，另外还要有提供能源的能源舱和一辆月球运输车。
用无人驾驶飞船，将已经在地面制作好的移动式居住舱及舱段运送到月球，由月球机器人使其对接成一个整体，建成一个短期有人照料的月球前哨站。
在月球前哨站将进行从月壤中提取水和氧气试验和月球资源开发技术的试验以及植物栽培试验等，为建设永久月球基地做准备。同时，利用月球高真空和低重力环境，小规模生产药品和特种材料。
首批入驻人员约4～6名，成员中除职业航天员外，可能还包括地质学家、化学家、建筑工程师、生物学家或其他领域的专业人员。这个阶段需要依靠地球提供补给，一般半年轮换一次。
建立半永久性月球基地
半永久性月球基地由多用途月球基地舱、专用设备舱、科学实验室、大型观测台和月球工厂等组成，各舱段之间用通道相互连接。基地能源由已经建成的月球太阳能电站提供。该阶段月球基地主要是生产水和氧，生产永久性月球基地建设用材料，进行循环生态系统研究和生产推进剂，制取少量氦-3等能源材料。这一阶段由航天员及各类专家约24人组成，一般一年轮换一次，为建设永久性月球基地奠定基础。
建立永久性月球基地
永久性月球基地由设备制造厂、农业工厂、月球港湾、医院等功能单元组成，主要任务是大规模开发利用月球资源，提供地球能源需求，进行全面深入月球研究和天文观测，建成火星中转站，是自主式全能型的月球基地，将有上百人可在那里长期生活和工作。
建立月球村或月球城
在永久性月球基地的基础上，不断扩大发展成自给自足，建立具有封闭循
作为月球上的永久性居住点，在这个居住点里备有运输机器、材料加工厂和制造车间，其设备可以加工月球上的材料，制造更多的机械设备，建造更多的材料加工厂和制造车间，达到规模化的生产能力。利用基地的制造加工能力，可以在月球上建设科研基地、实验室、医疗中心和火箭燃料生产工厂，进一步提高空间探测和月球资源开发能力。月球移民区可以发展各种制造业，合成空气和水，种植农作物，饲养动物，月球村或月球城有先进而完善的再生式生命保障系统，使氧气、水、食品、生活必需品、电力供应和火箭燃料，实现自给自足，不再依靠地球的物资供应，此外还解决了宇宙辐射防护和月球重力的适应问题。
随着航天技术的发展和重返月球计划的实施，预计在21世纪后期或更晚一些时间。月球基地将出现在世人面前。
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