在人類首次登上月球半個世紀(jì)后，一些私人公司和國家正計劃在月球表面建立永久性基地。盡管自阿波羅時代以來技術(shù)不斷進步，但依然將極具挑戰(zhàn)性，那么應(yīng)該如何開始呢？月球表面條件是極端的，月球有28天的自轉(zhuǎn)周期，導(dǎo)致在大多數(shù)緯度地區(qū)，連續(xù)兩周的陽光和兩周的黑暗。

由于月球沒有任何大氣層來散發(fā)太陽的熱量，白天的溫度可以上升到130攝氏度。同時，夜間最冷的溫度記錄為-247℃，缺乏保護大氣也意味著對有害的宇宙輻射幾乎沒有保護。

這意味著月球上的居民將不得不建造墻厚到足以阻擋輻射的建筑物，并在離開該設(shè)施時使用笨重的宇航服。墻壁還必須足夠堅固，能夠承受內(nèi)部和外部的壓力差，并能應(yīng)對微隕石的沖擊——微小的巖石和塵埃以高速撞擊表面。這些考慮意味著，當(dāng)擴大第一個基地并開始在月球上實際建造建筑物時，月球混凝土將是一個很好的選擇，顆粒或碎石普通混凝土、水泥和水。這是因為它無孔，堅固，不需要水，而月球上的水供應(yīng)不足。

另一個問題是月球的重力很低——只有地球的六分之一。隨著時間的推移，這可能會導(dǎo)致肌肉和骨質(zhì)流失等問題。任何永久的月球定居都必須將這些風(fēng)險降到最低，例如將鍛煉作為一項要求。雖然目前還沒有幾家航天機構(gòu)公布他們計劃的任何細(xì)節(jié)，但我們吃西瓜群眾可能認(rèn)為，月球上的第一個基地必須預(yù)先建造好，然后從地球運到月球上，這樣就可以馬上投入使用。任何這樣的基地都必須可靠地保持可呼吸的空氣，這意味著必須提供氧氣和二氧化碳。

國際空間站(ISS)利用電解將水分解成氧氣和氫氣，并將捕捉到的二氧化碳排放到太空中。任何基地的基本組成部分都是電源，國際空間站通常在滿員時能支持六名宇航員，從維持生命、為科學(xué)設(shè)備供電到水循環(huán)利用，需要75千瓦到90千瓦的電力。根據(jù)月球殖民者的數(shù)量和所執(zhí)行的任務(wù)，這種能量需求可以被認(rèn)為是必須的。一個選擇是使用太陽能電池板，但是，如果基地位于赤道地區(qū)，那么太陽能電池板只能連續(xù)發(fā)電14天，然后是兩周的黑暗。

因此，殖民者必須將電力儲存在電池中，并在黑暗時期使用。然而，如果基地設(shè)在北極或南極，太陽能電池板就會接收到持續(xù)的陽光。核反應(yīng)堆是比太陽能更可靠的選擇。近年來，人們對小型裂變反應(yīng)堆產(chǎn)生了濃厚的興趣。問題是，即使是小型反應(yīng)堆也可能重達數(shù)噸，考慮到需要從地球運輸，這也是一個問題。還有一個風(fēng)險是，制造的核材料最終會擴散到一個目前還處于原始狀態(tài)的地方。另一種可能性是放射性同位素?zé)岚l(fā)生器，通過從放射性物質(zhì)和較冷的外部環(huán)境之間的溫差產(chǎn)生電流來產(chǎn)生能量。

在地球上，由于室溫相當(dāng)溫暖，這些方法并不十分有效，但在月球的陰影區(qū)域，溫度會變得非常低。這些設(shè)備經(jīng)常被用作深空探測器的電源，因為深空探測器距離太陽太遠，無法利用太陽能。但是對于月球的殖民來說，需要非常大的數(shù)量，因為在將熱能轉(zhuǎn)化為電能方面效率不高。每個潛在的電源都有其優(yōu)點和缺點，但如果能把它們放在正確的位置，太陽能電池板是最好的選擇。

食物和水

顯然，月球基地的居民必須以植物為主的飲食來生存，肉類和其他食品將不得不由供應(yīng)船提供，因為農(nóng)業(yè)需要一個大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施來實現(xiàn)。然而，在月球土壤中種植植物在理論上是可能的——計算機模型顯示番茄和小麥可以發(fā)芽。這些植物需要大量空間來提供足夠的食物——基地必須足夠大來容納這些食物。雖然月球土壤中有許多作物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，但缺少對植物生長至關(guān)重要的氮仍然是一項重大挑戰(zhàn)，鋁和鉻等金屬含量也很高，對植物有毒。

可以用一種叫做水培法的技術(shù)來解決這些問題——在水中而不是土壤中種植植物，用LED燈提供人工陽光。例如，這可以在一個內(nèi)部沒有窗戶的房間中執(zhí)行。水培法的缺點是需要大量水，利用現(xiàn)有技術(shù)，水可以很容易地從水槽和淋浴間的徑流、汗水和尿液中回收，盡管不可避免地會有一些流失，需要補充。幸運的是，從月球上提取少量的水冰是可能的——尤其是在兩極。未來月球殖民地的最后一個主要考慮因素是健康和安全。

勘探的潛在危險有充分的記錄，很難在無法到達的地方(比如南極洲)治愈病人，那里的醫(yī)療支持非常有限，甚至是不存在。這意味著月球基地必須在醫(yī)療上自給自足，需要更多的重量以醫(yī)療設(shè)備和訓(xùn)練有素的人員送往月球。最終，擁有了使月球基地可行的技術(shù)，但再多的創(chuàng)新也無法完全消除其中的風(fēng)險。這樣一個基數(shù)能否繼續(xù)下去，將更多地取決于這一計算結(jié)果。問題是，作為一個社會，我們是否有胃口在月球定居，以及月球種的菜。

博科園｜文：Ian Whittaker,Gareth Dorrian/The Conversation

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