在《流浪地球2》中，人類在月球上建立了基地，并建造了三臺巨型發(fā)動機來將月球推走。這一電影中的龐大計劃并不只是單純的幻想，其與人類已經(jīng)研究數(shù)十年之久的一個實際問題密切相關(guān)：如何在地外天體上建立一個永久性的居住設施。
【資料圖】
圖注：《流浪地球2》中人類提出了“逐月計劃”
截至目前為止，人類只登上過月球這一個地外天體，而我們還尚未在任何一個地外天體上建造永久性的居住設施。但根據(jù)科學家的討論和驗證，目前來看，在月球或者其他地外天體上建立永久居住地是完全可以實現(xiàn)的目標。
1、地外設施建造該如何選址，又該如何建造？
地外設施的位置選擇是整個計劃開始的核心。以月球為例，設施的建造者們需要考慮這里是否能抵御危險的輻射和隕石撞擊，同時是否能方便的獲得生存所需的物資。
總的來說，在月球建造設施可以分為兩大類，一類是地表建筑，一類是地下建筑。前者更加簡單，可以由簡單的充氣加壓艙組成，更復雜的地表殖民地可能需要在月球利用當?shù)刭Y源生產(chǎn)一些建筑材料。但由于月球沒有大氣層，也沒有強大的磁場，月球表面將時刻面對高劑量的宇宙輻射，這些輻射對于居住在月球表面的居住者來說是有害的，這會增加居住者患上癌癥的風險，也有可能會導致電子設備在輻射中失靈。在《流浪地球2》中，就出現(xiàn)了太陽風暴導致月球基地的量子計算機系統(tǒng)損壞的劇情。
地表建筑可以通過防彈材料和自我修復模塊來應對隕石撞擊，也可以使用人工磁場和防輻射結(jié)構(gòu)層來抵御輻射。或者，我們也可以采取另外一個方案，在地下建造建筑。
月球表面有許多熔巖管，我們或許可以借助這些熔巖管的堅固結(jié)構(gòu)來建造地下殖民地，通過月壤和月巖阻擋隕石和輻射，同時還能更有效地控制氣密性和溫度。不過，在地下建造設施也意味著更高的技術(shù)難度。
圖注：藝術(shù)家描繪的月球殖民景象
2、生命維持、能量和運輸該如何解決？
人類是一種精細而復雜的生物，為了滿足人類的生命需求，我們需要在地外居住設施上建立一套盡可能自給自足的生命維持和生產(chǎn)系統(tǒng)。
現(xiàn)代空間站上就有空氣循環(huán)和水循環(huán)系統(tǒng)，但這些循環(huán)系統(tǒng)不能完全滿足需求，居住者們必須在月球?qū)ひ捤脱鯕庾鳛檠h(huán)系統(tǒng)的補充。
幸運的是，月球的兩極有大量的水冰，火星上也有一些水冰資源。水除了用于人員飲用之外，也可以用于電解水生產(chǎn)氧氣。此外，雖然月球和火星都沒有可以提取大量氧氣的大氣層，但是我們可以從礦物中提取氧元素。在小說《月球城市》中，位于月球表面的城市阿爾忒彌斯有一座電解鋁廠，這座電解鋁廠除了為月球城市提供金屬鋁材料外，還從氧化鋁中提取了大量的氧氣以供城市使用。
現(xiàn)代生活需要電力支撐，即便居住在月球也是如此。月球的居民同樣需要電力供應，但是他們顯然沒有煤炭和石油。在月球表面獲取能量的方式有很多，比較簡單的就是在月球表面鋪設太陽能板。不過，這樣的電力供應并不穩(wěn)定，像是地球一樣，這些太陽能板并不能時刻處于陽光照射之下。在月球上采用太陽能供應還需要考慮建設位置，一些特殊的山峰上幾乎處于永晝狀態(tài)——這些山峰被稱為永晝峰，在這里建設太陽能板的能量收益更大。
如果不使用太陽能板，核電是非常合理的選擇。現(xiàn)代人類已經(jīng)研發(fā)出了能夠在太空運行的小型核裂變反應堆。如果計劃需要，在月球表面建造一座正式的大型裂變反應堆也不是非常困難的事情。我們可以利用月球材料建造反應堆的大部分結(jié)構(gòu)，只需要從地球上運輸核燃料棒即可。
圖注：美國斯普納10A型太空核電站在地面測試
毫無疑問的是，即便我們會試圖讓月球基地盡量自給自足，但是地月之間的物資運輸仍然是必要的。月球的入軌速度相較地球要低得多，在月球上發(fā)射運載火箭也會更加輕松。不過，在月球上制造火箭燃料非常困難，雖然我們可以在月球上制造液氫和液氧，但是儲存這些液體燃料本身就非常復雜和困難。
另一個方案是在月球建設質(zhì)量加速器，這是一種利用電磁力發(fā)射物體的裝置。大部分貨物都可以通過質(zhì)量投射器發(fā)射，不過人類和一些精密設備無法承受質(zhì)量加速器所產(chǎn)生的高加速度。
建立在月球上的質(zhì)量投射器的想象圖
總的來說，在月球和其他天體上建設永久基地并非遙不可及，甚至正在實現(xiàn)，人類文明正在通過技術(shù)的進步不斷的走向那個未來。
作者簡介：付文鶴，科幻工作者，中國科普作家協(xié)會會員，主要從事科幻、科普相關(guān)工作，長期研究國內(nèi)外航天科技發(fā)展，曾獲2018、2019科普中國軍事科技前沿年度優(yōu)秀作者稱號
出品：科普中國
監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部
作者：付文鶴
策劃：金 赫
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