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近日,科技日報記者從重慶大學(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。

“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轉(zhuǎn)所需的最低能耗約為145.5千瓦。“這一能耗大大低于在月面建設(shè)基地。”謝更新表示,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。并且因為月球熔巖管位于月表之下,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’。”謝更新表示,“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)隊將在重慶利用溶洞模擬月球熔巖管進(jìn)行驗證研究。

“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。”謝更新表示,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)隊計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,通過封閉溶洞實現(xiàn)與外部環(huán)境的完全隔離。溶洞實驗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)實驗。采用導(dǎo)光管將陽光引入生態(tài)實驗室,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。”謝更新表示這也是研究的重點,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)、開展生物實驗并培育出人類月球第一片綠葉的技術(shù)和經(jīng)驗基礎(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。(科技日報)

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