月球基地：开拓第八大陆 

文 / 赵 洋

月球是距地球最近的自然天体。如果把太空比作海洋，飞船和空间站不过是小小的渡轮和船舶，总有倾覆的风险；而月球则是离我们最近的岛屿，从这个岛屿上可以向各处发射飞行器，堪称“不沉的航空母舰”。

因为月球的条件如此得天独厚，友好的外星人才会把“信标”放在上面期待人类发现（《岗哨》），邪恶的外星人则把它当做侵略的前进基地（《天煞》），就连来自赛博坦星球的智能机器也要选择在这里坠毁（《变形金刚3：月黑之时》）。抛开这些幻想不谈，一些严肃的航天工程师认为，在月球上停留更长的时间是实施载人火星飞行的必要前奏。建设一座月球实验室将有助于科学家认识月球重力、尘埃和辐射对人体健康的影响。这对于随后的载人火星飞行很有帮助。

在月球上建立基地有以下优势：首先，月球的引力场只有地球的六分之一，从月球向太空发射航天器所需的能源和资金均要少于地球。其次，深空探测的装备可以在月球上组装；第三，月球与地球的距离很近，与地球的通信延迟很短。此外，月球两极含有水冰，可以支持人类生存。天文学家也将有可能在月球表面验证新技术。想得更远的科学家甚至说，在月球上可以建天文台、采矿点，可以收集核聚变燃料氦－3然后将其运回地球。

阿波罗飞船登月舱质量为15吨，发射它的土星5号火箭质量是3000吨，二者比例为1:200。这说明把地球的物资带上月球有多么不经济。地球最好只为月球基地提供人员、知识以及工作母机等最必要的东西，其他的建筑材料、能源甚至食物都得就地取材，否则经济上难以为继。

水气火土

古希腊人认为万物是由“水、气、火、土”四种基本元素构成的。虽然元素周期律否定了这种说法，但这四种物质确实是人要生存下去所必需的物质。

人们形容一件东西重要时，常说“像空气和水一样不可或缺”。在真空的月球上，氧气和水正是宇航员活命首先需要的东西，氧气还是目前的液体火箭发动机必不可少的助燃剂。因为旅途漫长，从地球运送氧气和水到月球的费用异常昂贵，各国都在探索在月球上就地取材解决氧气与水的问题。

无论是印度的“月船1号”还是日本的“月亮女神”探测器，都把“找水”作为第一要务，因为通过电解水可以分解为氧气和氢气，而电力可以通过太阳能或者核反应获取——月球上没有风霜雨雪，太阳能发电效率很高；在蛮荒星球上更不必担心核泄漏的后果。

除了直接找水，也有人独辟蹊径，希望从月球土壤中获得氧气。这听起来好像中世纪的炼金术神话，其实现代的化学炼金术比老祖宗高明百倍。目前，美国佛罗里达技术学院正在研究利用覆盖在月球岩石上的表土制造氧气的可能性。该研究的根本目的是利用电化学还原熔盐电解质中的金属氧化物，从而制取氧气。

“火”象征能源，这是月球基地的技术难点。阿波罗登月计划时已使用了小型核反应堆，但它提供的动力只够留在月球表面的科学仪器工作。如果美国计划在2030年之后将宇航员送上火星，所有的燃料、水和其他物资必须与宇航员同时或预先由机器人航天器运输，那么，机组规模还将进一步扩大，以防在星际旅行中有人生病或死亡。此外，在月球上建立定居点，需要提供功率较强的核反应堆。这些反应堆的功率为40千瓦，大约可供30个家庭使用。反应堆上方的黑色面板是散热器，可用来疏散过剩的热量。为了防止宇航员受到核辐射伤害，这些东西距离居留地有一段距离，而且四周被成袋的月球土壤包围。

月球基地前传

1954年科幻作家阿瑟·克拉克提出了一个月球基地方案。他设想用充气组件包覆月球基地以避免尘土进入（当时曾认为月面上沉积着厚达一英里的尘土）。为建造这座基地，首先要向近地轨道发射一组飞船，把登月宇航员和基地建筑模块装载在不同的飞船上着陆以降低风险。为了与地球保持通信联系，货物中还有一根充气式天线桅杆，可减少运输时的体积。当临时基地建成后，便开始为建设更大的永久基地圆顶做准备。永久基地将采用藻类制氧、以核反应堆提供动力,用电磁轨道向行星际空间发射货物和燃料。克拉克不愧是科学预言家，把这个方案放在21世纪的科技背景下观察仍不过时。

冷战和太空竞赛为月球基地等看似荒诞不经的项目敞开了大门。这些项目大多要消耗天文数字的金钱。

“地平线”项目是美国军方于1959年开始的一项研究。计划是到1967年在月面建立一个前哨站。项目负责人Heinz-Hermann Koelle在二战期间是德国火箭工程师，后服务于美国陆军弹道导弹局。根据“地平线”项目的计划，首批登月者将是两名军方宇航员，他们在1965年登月，更多的建筑工人将接踵而至。通过大量的航天发射（61枚土星1号火箭和88枚土星2号火箭），到1966年，将有245吨的物资被发往前哨站。

Lunex项目是美国空军1961年设想的载人登月/月球基地计划。计划是到1968年建设一个能容纳21人的“地下”（实为月面下）空军基地。按当时币值，估算要花费75亿美元。这显然低估了登月的烧钱水平，因为后来的阿波罗计划仅仅将12个人分批送上月球，就花费了254亿美元。

月球农场

民以食为天，在天上也不例外。对于长期航天飞行来说，实现食品自给是减少飞船载重的首选。美国宇航局艾姆斯中心曾为航天飞机研制了一种“色拉机”，可为宇航员提供莴苣、黄瓜、胡萝卜等新鲜蔬菜制成的色拉。苏联也曾在“礼炮”7号空间站上进行过种植洋葱、黄瓜、萝卜的实验，以供宇航员食用。同时，美、俄各国也在加紧研究在空间站种植小麦、花生、大豆等粮食作物，通过生物技术将宇航员的代谢废物转变成食物。但这些植物并不能提供人体所需的一切营养成分。科学家提出，为保证宇航员健康，应该让他们摄取足够的动物蛋白质，把动物蛋白质获取过程中所发生的代谢作用与密闭系统的物质循环结合起来。因为鱼类和两栖动物生命周期较短而成为比较理想的太空食物，目前已开展研究的鱼类主要包括鲤鱼、虹鳟鱼、罗非鱼、剑尾鱼等。此外，欧洲国家和日本对海胆、蜗牛及蝾螈进行了研究，中国学者也提出在太空养蚕作为蛋白质来源。不过，上述动物对饲养条件都比较挑剔，口感也不如地产的鲜美，太空养殖尚处于实验研究阶段。

只有完成了永久性月球基地的建设之后，才有可能利用太空温室培育的蔬菜或其他植物。科学家还在研究用化学物理方法合成氨基酸，如培养蛋白质较高的小球藻，以生产月球食品。以目前技术来看，人们在月球上培育植物或制备食品，尚难以保证解决月球基地食品的稳定供应。也许在相当长的时期内，月球基地上宇航员的食品依然要依靠地球供应，但通过种植蔬菜等作物，宇航员是能吃到“本地”新鲜食物的。

月球的漫长黑夜、温度的剧烈变化、辐射和花粉传播媒介的缺乏对于植物的生长很不利，使用人工照明弥补日照的不足和种植速生农作物可以部分解决这一问题。据计算，要养活100人，至少需要一个采用立体栽培技术、面积0.5公顷的月球农场。

建设四部曲

四十年过去了，人类在月球上的活动仍限于12个宇航员的“一小步”，居无定所是主要原因。我们不能想象南极的科考队员能在临时的帐篷中度过半年时光。同样，未来的月球移民也不能总生活在类似油罐车的加压舱内，他们得住像样的房子。在科幻史诗片《2001：太空漫游》中，人类在克拉维乌斯环形山中建设了大规模的月球基地。而在《星际迷航：第一次接触》（1996年）里，截至24世纪，已有5000万人生活在月球上。这一切不是没有可能。月球面积广大，达3800万平方公里，欧空局在一份报告中称其为地球的“第八大陆”。而且，与地球房地产经济的最大不同在于，月球上“楼面价格”极其便宜，近乎白送。当然，目前的建设费用还是天价。

美国休斯敦航天中心负责人温德尔·门德尔曾向白宫提出过一个建设月球基地的详细计划。门德尔计划的第一阶段是发射探月卫星，为基地选择最佳地点作勘测，月球基地的选址和建设应选在有水存在的地方。目前，科学家已经找到了建造月球基地的首选理想地点——月球南极附近的沙克尔顿环形山。环形山的边缘有80%的时间处于阳光的照射之下。距离该处只有10千米的位置还有两个区域，总共有98%的时间处于阳光的照射之下。科学家的设想是把生产电力的太阳能设施放置在阳光充足的区域，并通过微波或电缆与之相连。这样，位于沙克尔顿环形山边缘的区域就可以得到源源不断的电力供应。

第二阶段是施工阶段，将向月球运送起重、挖掘等基建设备，借助用微波炉将面包烤硬的原理，使用微波对地基进行硬化处理。

第三阶段是搭建临时工棚，人员设备皆容纳在管道或圆舱中。这样的临时基地必须包括检测月球物质、基地成员健康状况和生活食品的试验舱，一个生活舱，一个储物舱，一个加工月球物质的小型化工厂，一个气闸舱以及两辆月球车。长期驻扎在月球基地的成员应包括指令长、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，每次大约更换3到4名工作人员。

第四阶段是开采利用月岩中的氧、铝、铁、钛、硅等资源，制取生活用氧，及扩建月球基地所需的金属、玻璃等原材料。据测算，一座重量为1吨的小型试验型化工厂，在一年中可将10吨以上的月岩加工成氧、金属和玻璃。利用化工厂生产的产品和建筑材料，宇航员还能将月球基地扩建为人类飞往火星的发射基地。

月球交通

现在，地球上有些城市不允许电动车上路，但在未来的月球表面，不与人类争夺氧气的电动车将大行其道，睥睨一切内燃机汽车。各式电动月球车将担负起运送人员和物资的重任，堪称月球荒漠中的“骆驼”。

阿波罗计划中曾有“登月卡车”的设计。这是一个不载人的单独的下降级，其设计荷载为5吨，用途是向永久性月球基地输送器材和给养。最早设想的方案是：由土星5号火箭将阿波罗卡车和一整组阿波罗宇航员一起送入月球轨道，并引导着阿波罗卡车降落在基地附近，再由月球基地上的宇航员把货物卸下“卡车”，最后送货的宇航员返回地球。

与“阿波罗”时代的月球车最大的不同在于，新版月球车将有六只轮子。根据“勇气”号和“机遇”号在火星上的经验，如果有一只轮子出现故障，车辆仍能借助其余五只轮子正常行驶。这一设计在地形复杂的月球表面同样适用。而且，车子将不再有座位，宇航员都得站立驾车。

有过春运经验的人都知道，只凭站票进行长途旅行是异常难受的。美国宇航局的月球工程师考虑到了在月面进行高速长途旅行的可能性。为此，他们设想了一种可以在空中行驶的加压飞行器，每架飞行器中能容纳两名宇航员，可以通过喷口朝各个方向喷气来快速移动或者悬停。这听起来像是“鹞”式垂直起降飞机的加强版，但它比“鹞”式要复杂，毕竟月球上没有空气，所有喷出的气体都要自己携带。

科学研究的天堂

探测月球是科学家的主意，建设月球基地也是科学家在操劳，月球基地的第一批居民也将是科学家。有了固定居所以后，宇航员便可以进行长期试验，涉及的领域包括太空生物学、地理学、天文学和物理学等，还有一些研究会探索人类身体对低重力、高强度太阳辐射等外太空环境的反应。

天文学家素来仇恨大气层，他们不遗余力地把光学望远镜搬上高山，甚至送上近地轨道。当月球基地能够居住后，天文学家会立即架起望远镜，享受没有大气层阻隔的透明星空。而且，月球地质构造极为稳定，登月探测表明，月震放出的能量比地球上平均地震能量小一亿倍，月震产生的月面移动约十亿分之一米。这样的稳定性对于光学干涉测量极为有利，天文学家有望在月球上观测到遥远星体的微小位移。

月球阴影中的低温也为低温物理学家创造了天然的实验环境。他们不再需要用液氮来冷却仪器，室外的温度比液氮还低，直接把仪器搬到室外就可以了。

月球商业

待各国政府将月球的基础设施建好，精明的商人会纷至踏“月”，寻找赚钱机会。美国的“月球勘测轨道飞行器”上搭载了一块芯片，记录了数百万个姓名，这都是从美国宇航局网站上征集到的太空爱好者留名。公众对月球的热情可见一斑。

下一步，私人公司将把更具纪念意义的私人物品——情书、玩具、给“外星人”的物品等等——送往月球。除此以外，甚至太空殡葬业也列入了规划，期待“与天地共不朽”的富人大有人在。美国太空城休斯敦市，有一家西莱斯蒂斯公司推出了“太空殡葬”服务。该公司目前已经开始接受“月球葬”业务的预订，第一个排队参加“月球葬”的人是美国太空地质学家马里塔·威斯特，当年正是威斯特负责挑选了“阿波罗11号”的登月地点。威斯特在1998年去世，目前，她的两克骨灰已被储存起来，等待参加“月球葬”的发射任务。

更受活人欢迎的恐怕是月球地质远足、月面微重力疗养等亲身体验活动。月球具有数亿年不变的亘古蛮荒景致，足以吸引足迹踏遍地球三极的旅行家前往。月球表面重力只有地表的六分之一，运动病患者在那里会发现自己身轻如燕，病痛也悄然而逝。地球上的运动健将也可以利用微重力玩出许多花样，撑竿跳、跨栏、体操、跳水的运动形式将大不一样。也许，未来的奥运会将在月球基地设立分会场。当然这一切都所耗不菲，月球商业普及化还要靠太空运输成本的降低来实现。

有些乏味的商业活动最好不要用人来完成。目前地球上的氦-3储量仅500千克左右，市场价是每千克150万美元。初步探测结果表明，月球地壳的浅层内含有上百万吨氦-3。在科幻片《月球》中，能源公司为了开采氦-3，逼迫工人在月球上忍受孤独的生活。如果今后能找出有效的氦-3开采方案，也未必需要派人前去。与远程操作相比，派人亲临的成本和风险要高很多。任何一项真正意义上的月基开采业务，都可能大量依靠远程虚拟现实技术来实现。

写《快乐王子》的王尔德说，英国的坏天气激发了殖民者的最初殖民冲动，而且去了之后就立地生根，永不回来。也许，未来的月球也能成为地球人类的避世天堂。月球不只是目的，它还是人类通达未来的手段。月球基地将成为梦想者的庇护所，更多的梦想将从这里出发，航向火星和更遥远的太空。【责任编辑：杨 枫】