为建深空中转站，科学家开了哪些脑洞

日前，美国众议院前议长金里奇等人提议悬赏20亿美元，奖励第一个建成月球基地的企业，马斯克的太空探索技术公司、贝索斯的蓝色起源公司都是热门的中奖者。马斯克直言：“这是一个伟大的想法！”

除了私营太空企业，美国国家航空航天局（NASA）、欧洲太空局（ESA）等政府航天机构也都在计划建设月球基地，达成“殖民月球”的宏伟目标。至今为止，各国都提出过哪些月球基地方案？人类距离“殖民月球”究竟有多远？

日前，著名航天新闻网站《今日太空》（Universe Today）发表《我们怎样殖民月球》一文，回顾了人类对月球基地的探索之路。

设想起源早，概念非常多

早在1638年，一位名叫约翰·威尔金斯的主教就在题为《新世界和另一颗行星》的演讲中，预言人类有一天将学会太空飞行并殖民月球——这是有记载的、关于月球基地的最早设想。

20世纪50年代，随着载人航天时代的开启，各国科学家开始提出各种月球基地概念和方案。1959年，美国陆军发起一项名为“地平线计划”的研究项目，希望在1967年之前在月球建立一座堡垒。其设想在1965年由两名“士兵宇航员”先行着陆，之后使用“土星一号”逐次运输建筑工人和货物。

1961年，就在时任美国总统肯尼迪宣布“阿波罗”计划开启的同一年，美国空军根据“地平线计划”的结果发布了一份秘密报告，名为“月球探测计划”，提出1968年之前在月球建立一个地下空军基地。

整个20世纪60年代，美国国家航空航天局进行多项研究，希望在“阿波罗”计划的基础上建立月球基地，以降低成本并确保可靠性。例如1962年，NASA高级项目经理约翰·德尼克等人构想，在“阿波罗11号”的登陆点“宁静之海”建立地下基地。该基地面积为1300平方米、可容纳21名航天员，依靠核反应堆供电，并配备一个藻类空气过滤系统。

进入21世纪，随着新一轮探月热兴起，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）、俄罗斯联邦航天局（Roskosmos）、NASA、ESA等全球知名航天机构纷纷提出更具现代意义的月球基地构想。

深空“中转站”，科研好基地

人类为何对月球基地如此执着？殖民月球能给我们带来哪些利益呢？毫无疑问，在太阳系的任何天体上建立常驻基地都好处多多，人类可以借此开展科学研究，获取稀有资源，探索新兴技术，并最终迈向更远深空。

月球是离地球最近的天体，月球基地最突出的作用之一就是充当人类探索火星、金星、小行星以及其他天体的“中转站”。在月球表面和轨道上建立“中转站”，能够为深入太阳系的航天器加油、补给，甚至翻新维修，足以节省数十亿美元的深空探测任务成本。《今日太空》认为，这是NASA决心建立月球轨道空间站、ESA计划建设国际“月球村”的真正原因。

月球基地的另一个用处就是推动更深入的科学研究。比如通过研究微重力对人体的影响，可为航天员更有效地准备长期太空旅行、火星探测任务提供参考，为人类殖民其他星球铺平道路。同时，月球背面既没有阳光，也没有地球无线电干扰，是建设射电和光学天文望远镜的最佳地址。建在月背的激光干涉引力波天文台能够更好地捕捉引力波，而事件视界望远镜也能更清晰地拍摄黑洞。

此外，月球的逃逸速度比地球低得多，只有2.38公里/秒，是绝佳的航天发射场。在月球建立酒店度假村、航天博物馆和探险基地等休闲设施，发展太空旅游，也能大大拉动经济发展。

挑战仍不少，解决亦有招

月球基地最大的挑战是严峻的自然环境。首先是极端的温度，月球面向太阳一面温度高达117℃，背面则低至-43℃。其次，由于没有大气，流星会毫无阻拦地直接撞击月球，同时磁场的微弱也使月面的宇宙射线辐射强度远超地表。因此，月球基地必须高度密封、内部加压且坚固无比。

尽管困难重重，各国科学家已经提出了诸多实现手段。正如地球上的房地产开发，月球基地建设的第一个问题就是选址。目前呼声最高的是月球南极的“艾特肯”盆地，那是一个巨大的撞击坑，永久处于阴影之中，温度相对稳定。多个探测任务已经证实该地区存在水冰，可用来制造燃料、氧气以及饮用水。

在建筑方法上，NASA、ESA等都提出使用3D打印和机器人施工等手段，搭建月球基地设施。自2013年以来，ESA一直与建筑设计公司“Foster+Partners”合作设计国际月球村，他们提出的方案是在月表放置充气框架，然后用月表土壤、氧化镁等制成“混凝土”覆盖其上。NASA则提出用微波轰击月表风化层使其熔化，并3D打印基地建筑。

在2017年美国航空航天学会主办的航天论坛和博览会上，土木工程师马可·佩罗尼甚至提出在月球基地上覆盖由高压电缆环绕的透明圆顶，以主动屏蔽辐射。

金里奇曾在2012年竞选美国总统时允诺：如果当选，2020年就建成并运营月球基地。在普通人眼中，月球基地依然很科幻，但在无数科学家和航天工程师心里，月球基地真的并不遥远。