1700038683
1700038684
另外一种月球科学是对居住在那里的行为本身进行研究。我们可以研究1/6的地球重力对健康的影响。如前所述，我们目前只有两个数据点：1G（地球上）和0G（轨道上）。身体对月球上0.16G的反应，也许有助于我们了解在火星上0.38G的环境下长期生存的可能性。如果与ISS相比，月球上的骨骼和肌肉损失减少了16%，那么这可能意味着低重力对健康的影响是在0到1之间的一条直线。如果骨骼和肌肉的改善情况比16%好得多，这对0.38G来说确实是个好兆头。同样，我们在月球上做的每一件事——建造庇护所、种植食物、提取水和其他资源、四处游荡——都将成为远离地球生活的实践。到火星的旅程需要6～9个月，如果你住在火星上需要紧急救援，等待救援的时间会很长。但月球到火星只有3天的旅程。我们甚至可以用不到一天的时间，更快地把物资送到那里，代价就是消耗更多燃料。毋庸置疑，要“实践”成为太空物种，月球比火星更安全。
1700038685
1700038686
1700038687
1700038688
1700038689
太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 [:1700036974]
1700038690
太空居民：人类将如何在无垠宇宙中定居 在哪里扎营
1700038691
1700038692
中国在太空领域的抱负已经促使所有主要的太空玩家——美国、欧盟、俄罗斯、日本和新兴的印度——不仅谈论重返月球，而且开始谈论永久驻扎。这一点也不夸张，而且反映出一个事实，即在当今这个时代，只为了插上一面旗帜和收集几块岩石就飞到月球的阿波罗式登月不仅毫无意义而且已经过时。技术以及我们对月球的了 解都有了很大的进步，很多人认为建立月球基地即使长期不盈利，也是可行的，而且相对来说，也是负担得起的。
1700038693
1700038694
表4.1对月球和火星以及月球的两极和赤道作为定居点的利弊进行了比较，从中可以看出没有十全十美的地点供我们安营扎寨，要折中考虑。我这里拿火星做比较，是因为一些人认为我们应该忘记月球直接去火星；另一些人则认为月球是通往火星的必不可少的垫脚石。我认为双方的论点都有缺陷。从月球到火星不是从困难到更困难，而是从困难到同样困难。此外，垫脚石意味着向更大更好的东西过渡，但我不认为火星就比月球优越。在我们向太阳系扩张的过程中，它们有不同的用途。我也不认为一旦登上火星，人们就会像“垫脚石”这个词暗示的那样，把月球抛在身后。
1700038695
1700038696
表4.1 哪里是最佳定居场所？月球和火星相比有利也有弊，但月球本身也是如此
1700038697
1700038698
1700038699
1700038700
1700038701
在月球上停留时间最长的一次是1972年，尤金·塞尔南和哈里森·施密特在月球表面停留了75小时。这是阿波罗任务中科学成果最丰富的一次，包括广泛的地质采样（施密特是地质学家，也是第一位进入太空的科学家），以及对跟随宇航员的5只小鼠（名字分别叫作Fe、Fi、Fo、Fum和Phooey，它们是第一批登上月球的啮齿类动物）的生物学研究。然而，在月球上生活几天将是一项挑战。塞尔南和施密特暴露在月球表面的时间总计22小时，开着他们的月球车四处游荡，其余时间则待在相对安全的着陆器里。
1700038702
1700038703
月球基地需要提供多种保护措施。
1700038704
1700038705
前面第2章指出，最大的、无处不在的威胁是太阳和宇宙射线。月球只有非常稀薄的大气层，大约是地球的十万亿分之一，基本相当于真空。几乎可以忽略不计的 大气层和近乎不存在的磁层意味着致命的辐射整天整夜轰炸着月球表面。塞尔南和施密特在月球上时如果发生了严重的太阳耀斑，那么就有可能死于辐射中毒。因此，任何月球基地，无论位于哪里，都必须建在地下，或者上面覆盖超过两米的月球土壤，以阻挡辐射进入人体。[27]
1700038706
1700038707
自20世纪50年代以来，几乎每个月球定居点方案都设想采用点缀在月球表面的相互连接的穹顶结构。只要穹顶结构的墙足够厚，这个想法就可行。ESA已经提出将机器人送上月球，去建造穹顶结构、可充气式栖息地，上面覆盖两米厚的月球土壤。[28] 由于低重力，这种结构不需要那么坚固就能支撑其质量。[29] 相反，一定的质量还有利于保持充气穹顶的完整性。记住，月球上没有气压，所以充气式结构会不断膨胀并爆炸，就像气球在地球平流层的稀薄空气中会爆炸一样。在ESA的方案中，先是无人月球着陆器在月球上登陆，然后分离出一个居住舱——一个几米宽、长度大约是宽度两倍的圆柱体。然后，在这个太空舱舱门的一侧安装两个带轮子的机器人装置，另一侧安装一个巨大的充气式庇护所。这些机器人可以从地球上控制，也可以从拟建的月球轨道空间站控制，继续挖掘月表土壤，用三个月的时间，通过类似于3D打印的方式给充气式结构覆盖上一层外壳。太空舱充当庇护所的气闸。这个加压栖息地可能还装饰有穹顶，允许过滤后的阳光进入，适合四人居住。这些人在预先建造的月球房屋完成后才到达。该方案已经在地球上试验成功。
1700038708
1700038709
这样的穹顶可以防止受到宇宙射线、太阳射线、小的流星体（也是一个大问题）和温度波动的伤害。它还提供了一个类似地球的微环境，有合适的气压和氧气——这是我们在太阳系的几乎所有天体上都需要的基本条件。如果在月球上掌握了这一技术，就没有理由不能在火星甚至冥王星上实现，进行简单的调整即可。类似的庇护所方案看起来是一个圆顶，但实际上是一个很大的区域，大部分在地下，只露出顶部。这样的方案可以追溯到几十年前，但这需要大量的挖掘以及向月球运送大量的材料，在未来一段时期内是很不现实的。如前所述，不仅要从地球向月球发射原材料，还要将重型设备和物资运送到没有空气的月球上，这些都需要大量燃料。ESA的计划是依赖月球当地资源，从而大大降低了项目成本和复杂性。而且，这些定居点可以一个接一个地建立，并在地下连接起来，慢慢形成一个村庄。[30]
1700038710
1700038711
我们也应该可以用月球土壤制造砖。砖通常需要水，而水是月球上一种珍贵的商品，但工程师们已经提出将月球土壤和硫黄混合，或者仅仅通过对月球土壤进行高温烘烤，来制造无水砖。[31] 前一种方法简单，但生产的砖强度差；后一种是能源密集型方法。不管 用哪种方法，砖都需要上釉或以其他方式密封，使其不透气。这可不简单。
1700038712
1700038713
辐射问题解决了。但是在月球上，白天十分炎热，夜晚又非常寒冷。因为没有大气层锁住热量并让热量循环起来，月球表面“白天”会热到127℃（高于水的沸点），然后在“夜晚”又骤降到-173℃。住在坚固的庇护所里是一回事，只穿着一层宇航服外出冒险是另一回事。NASA将登月安排在月球的“黎明”时分，在月球表面温度上升到无法忍受之前。这些词都是用引号引起来的，因为一个完整的月球“日”，即绕其轴线相对太阳完全自转所需要的时间，大约是29天，也就是地球上的大约一个月（这并不是巧合，因 为月球与地球处于潮汐引力的锁定之中，所以月球绕月轴的自转与绕地球的公转相匹配）。因此，在月球赤道上，月球的黎明会持续多个地球日，正午从第7天开始，日落是在第14天，黑夜持续两周。
1700038714
1700038715
这意味着，对月球表面的大部分地区来说，无论如何保护，它经常要么太热要么太冷，不能待在外面。户外工作的最佳时间是月球的黎明和黄昏，大约每个地球月中有一周的时间。夜间-173℃的低温远远超过了地球上的任何区域。地球上自然记录的最低温度是在南极的苏联东方站，为-89℃（-128℉）。至于月球上典型的127℃（260℉）高温，是一种适合炖牛肉的慢煮温度。这不利于高效的采矿作业。机器人可能在某种程度上能够在这样的温度下生存，但人类不行。两周的黑暗也意味着无法收集太阳能。没有一种切实可行的方法能够在两周有光照的时间内收集并储存足够的太阳能，以供接下来两周的持续黑夜使用。将需要另一种能源，首先可能是核裂变反应堆。长时间的黑暗也极大限制了种植蔬菜的能力。
1700038716
1700038717
与任何其他因素相比，月球的昼夜周期更能促使太空探索者在月球两极建立基地。事实上，ESA的充气穹顶就计划建在月球南极的沙克尔顿环形山附近，中国的基地也在那里。那里，温度范围和日照时间几乎是恒定的。与地球不同，月球没有四季。它的轴向黄道倾斜的角度，也就是太阳的视运动，只有1.5度，而地球是23.5度。月球两极的日照区域平均温度约为-50℃，寒冷但可行，与地球南极的温度相当。更重要的是，一些高海拔的月球极地地 区在85%～100%的时间里有光照。马拉帕尔特山——马拉帕尔特环形山（Malapert）山脊部分的非官方称谓，位于沙克尔顿环形山附近，它可能是“永昼之巅”，是月球上一个永远有阳光照射的地点。尽管如此，即使每月有一两天的时间处于黑暗之中，只要将几个太阳能收集器合理地布置在极地环形山的边缘，就可以产生源源不断的电流。尽管《外层空间条约》的前提是月球不属于任何人，但这片永久发光的区域将成为月球上的黄金地带。
1700038718
1700038719
1700038720
1700038721
1700038722
艺术家想象的ESA计划中的月球基地
1700038723
1700038724
一旦组装完成，充气式穹顶就会被机器人覆盖上一层3D打印的月球土壤，以保护居住者免受太空辐射和微流星体的伤害。需要几米厚的土壤才能完全保护居住者。
1700038725
1700038726
1700038727
1700038728
月球两极基地额外的好处是，你居住的地方的斜坡下，那永远被阴影笼罩的环形山底部有冰。当然，要想把深埋在几千米深的环形山底部、冻结了数十亿年的水开采出来，所需要的工程绝非小事。我所说的“水”指的是冰冻的砾石，可能只有5%～8%的冰晶。相比之下，撒哈拉沙漠还含有2%～5%的水。月球两极有冰的想法，可能会使人联想到北极的巨大冰原，随时可以切割和收获。但这不是你可以在上面滑冰的冰。一辆装满砾石的手推车只能产出一两加仑的水——只是相对而言的绿洲。[32] 通过艰辛的劳动（应当大部分由机器人和机器完成），我们可以挖掘砾石并提取水分。然后我们用这些水作为饮用水、种植食物，或者将之分解成氧和氢。太阳能可以为电解提供足够的能量。一个令人鼓舞的消息是，通过对印度“月船1号”探测器上月球矿物绘图仪10年前传回的数据进行重新分析，发现一些笼罩在阴影之中的月球极地环形山在几毫米深的月表下可能有冰，冰的质量百分比浓度可能达到30%。[33]
1700038729
1700038730
电解的过程很简单，但前提是能够挖掘到冰冻的砾石。这些砾石已经有数亿年没有见过阳光，温度估计只比绝对零度高40℃（-233.15℃，-387.67℉），可能低于机器能够运转的温度。因此需要核动力机械，而任何想要发射核动力装置的公司都需要获得特别许可，更不用说把它们放到月球上了。
1700038731
1700038732
如果水可以方便地进行大量开采，那么下一个问题就是，现在该怎么办？你在月球两极能干什么？要记住，要在月球上永久存在就需要有一个目的，来证明存在的代价具有合理性。你可以在这里进行各种科学和工程实验啊。开局不错。但碰巧的是，除了水以外，月球上大部分有价值的好东西，如氦-3和稀土元素，更多地存在于干旱、不太适合人类居住的赤道地区。[34] 月球背面也有丰富的矿产，但那里是一个孤独的、永远看不见地球的地方。