
4月25日,作为“中国航天日”主场活动的组成部分,“长期月面驻留人的生存与工作”国际论坛在长沙召开,来自国内外的200 余位航天领域专家、学者参加了此次会议,就未来长期月面驻留任务期间人类的生命保障、工作效果、社会心理等航天技术与航天医学领域的新需求、新挑战展开了深入研讨。那么,未来想在月球上长期驻留会是什么样的?届时,人类安全生存、长期生活、心理健康等方面的问题又该如何解决呢?
人类在月球驻留基地的想象图
建设初期必须确保安全
由于没有大气层的保护,月球白天最高温度可以达到150摄氏度,夜晚又会降到零下180摄氏度,温差达300多度。此外,缺乏大气和臭氧层的月球还会受到强烈的太阳和宇宙辐射。
在穿衣方面,人类刚到月球,除了日常飞船内穿的工作服之外,就只能穿航天服了。航天服分为舱内和舱外两款。当飞船或居住地点发生泄漏时,月球上的人需要及时穿上舱内航天服,能够接通舱内供氧系统,并能保障温度和通信。而舱外航天服是供人类外出时使用的,它除了具有加压、供氧、防御宇宙射线和微陨星袭击的作用外,里面还有通信系统以及生命保障系统。
由于目前航天服仍然有些笨重,所以还需要研究出一款让长期驻月者更方便穿戴的衣服,让他们可以像在地球一样在月球工作和生活。
在建造月球基地、改造月球的过程中,人类除了自己的双腿就只能依靠载人月球车了。航天员需要使用可靠、功能多样、太阳能供电的月球车前往更遥远的地方。
由于火箭和飞船不可能无限增大,所以等地球上造好居住设施后再运送到月球上是不太可行的,这就需要在月球上就地取材开展建筑材料生产、居住设施建造、表面3D打印等。
另外,具备强大人工智能的机器人将是人类在月球上的好帮手。由于人类外出时都要穿很重的航天服,供氧、行动、体能等都是问题,所以机器人不仅可以协助人类完成一系列操作和实验,还可通过外出勘探地质,发现适合的居住地,并完成原料制造、设备搬运、基地建设等复杂任务。
长期生活中的衣食住行
月球绕地球公转1周大约是27天,自转周期与公转周期相同,所以月球上的1个昼夜也就是27天,其结果就是月球上绝大部分地方的夜晚都会持续很长时间。所以科学家建议,人类的住所可以建在月球的两极,那里终年都可以见到太阳,虽然太阳在地平线上,光会弱一些,但毕竟每天都能看到阳光,大家的心情好一些。
规划好了地点,那么氧气、水和食物从哪里来呢?
这就需要建设一个适合人类居住的大型密闭自循环生命生态系统了。它可能会是穹顶状建筑结构,与外界的环境隔绝开来,没有可打开的窗户,内部是一个封闭循环的环境,安全而温暖,建筑物之间利用隧道相连。另外,空气起初是人造的,之后可以把人类呼出的二氧化碳给植物生长,植物再释放氧气,同时让水循环利用。这样一来,人类在居所内活动就可以和地球上一样了。
食物是一个关系到人类能否在月球上长期生存的关键问题。
在初期,大部分食物可能还是来自地球的供给,但这种情况不可持续。由于月球土壤可能存在酸性或碱性过高的问题,人类需要对土壤进行中和处理,并培养微生物,补充氮磷钾等植物营养成分,之后再在充气温室里种植粮食和蔬菜。如果可以获得充足的液态水,无土栽培技术也将发挥巨大的作用。
考虑到食品既要营养又不能占用太大的空间,所以蘑菇、生菜和其他叶子菜可能是最初在月球上种植的食物。土豆因为其易储存,淀粉较多的特点,很有可能会成为人类在月球上的主食。对于长期驻留月球的人类来说,解决了“吃饱”的问题后,还需要解决“吃好”的问题,所以水果种植、副食加工、动物养殖很有可能都会兴起。
从嫦娥四号任务搭载的生物科普载荷试验所拍摄的图片观察,棉花的种子有发芽的迹象。之后,随着巡视器进入月夜休眠状态,搭载的科普试验生物将在全封闭状态的载荷罐中慢慢分解,不会对月球环境造成影响。为了使该科普载荷能够保持稳定且适宜生物生存的温度,科研人员通过20多次的热控方案设计及优化,最终才实现了内部智能化温度控制。
当人类在月球上扎了根,出行方式可能不仅是月球车了,应该会在一个个居住地之间建立封闭的高铁或地铁,甚至是利用月球飞行器前往别处的居住地看望亲朋好友。
人类在月球上长期驻留离不开安全、高效和充足的能源供应。有学者提出,可以在月球总长达1.1万公里的赤道上建设一条数公里宽的太阳能电池带。这样总会有一半的太阳能电池带始终处于阳光照射下。鉴于月球不存在大气层,不会有阴天,太阳能电池的发电效率从理论上讲会是地球的5倍。
此外,美国宇航局提出了核能供电方案,它们与美国能源部下属的国家核安全管理局联合开发出了一种体积小、可移动、很坚固的名为Kilopower的核裂变反应堆,它的输出功率为10千瓦,可连续不断地工作至少10年,该技术在2018年成功举行了初步试验验证。不过,在载人登月任务中带核反应堆上去,必须高度确保其安全性。
心理健康不容忽视
科学家认为,人类的行为会受外部环境和个体本身这两个因素影响。在地球上,每当某种天气持续时间过久(比如我国南方的梅雨季节或者北方夏季的桑拿天),即使家中空调开启了除湿或制冷,很多人的情绪还是会受到影响。
如果人类是在外部环境更加恶劣的月球居住生活,即使在大型密闭自循环生命生态系统中,时间长了也会很郁闷,毕竟空间相对狭小、资源也更紧张,加上完成任务和工作的压力,这些都会无形中增加长期驻留者的心理压力,而心理压力往往使人更具攻击性,容易导致矛盾、摩擦甚至冲突的产生。
所以,在挑选月球长期驻留者时,除了对身体素质、智力、技能有要求以外,还会要求具备善于替别人着想、能与周围的人建立信任关系、能宽容一些有意无意的冒犯等心理素质,更要避免暴力事件发生。同时,可以指派心理医生同去月球,帮助其他人正确处理心理方面的苦恼。
美国阿波罗登月时期,最长滞留时间的纪录是由“阿波罗17号”创造的——22小时5分4秒,连一天都不到。所以人类在月球更长时间的驻留,甚至建造月球基地后的长期驻留,都将是一个长远、审慎的计划。
从绕月到登月,再到长期驻留月球,人类对月球的向往和探索从未停止。我们相信通过多学科的科研工作者们的持续深入研究和试验验证,载人登月长期驻留的梦想一定会实现。
文/许元男
编辑/张晓帆
监制/许斌


