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在月球上修建铁路,可能吗?近期,NASA已同意投入资金,对月球铁路进行深入研究,并对外宣布,最早会在本世纪30年代,实现在月球上利用铁路来运输物资的目标。

随着中国月球探索工程的不断推进,世界对于中国的研究进展非常关注,美国的月球铁路建设如果真的实施,中国会跟吗?

答案是不会,因为中国早就有自己的“月球基建”计划,不会受到其他因素的影响而改变既定目标。

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月球铁路怎么建?

美国提出的月球铁路项目,当然和地球上的铁路是完全不同的,该项目的正式名字叫作“轨道上的柔性悬浮”,英文缩写为FLOAT,基本原理是利用月球弱磁场和人造磁场产生相互作用,用磁悬浮技术来驱动“列车”。

铁路的“轨道”是一种柔性材料,可拆卸并重新铺设,轨道最底层是一种特殊布料,有效隔离月球尘埃,中间层使用石墨烯薄膜产生磁场,最上层则是柔性太阳能电池板,可吸收太阳能提供电力。

运输所使用的车厢,则与运输机器人合为一体,机器人靠电磁推力和太阳能驱动,可实现1.61公里的时速,每天可运输大约90吨的物资。

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“FLOAT”项目计划选择月球赤道或极地作为“站点”,在月球上铺设数千公里的“铁路”,将着陆点、科研站、资源开采点以及人类可能的月球居住区连接起来,形成完整的月球人类活动体系。

这一方案在理论上是具有可行性的,但同时也面临着诸多挑战,首当其冲的就是必须要充分考虑月球恶劣环境的影响,白天127摄氏度的高温,夜晚零下183摄氏度的低温,足以损坏各类材料,所以必须要有能够抵御极端温差的特殊材料。

月球表面还有大量细小的月壤颗粒,这些颗粒由于缺乏水分,并长期暴露在太阳风的辐射下,根本无法挤压夯实,所以月球上很难形成坚实的路基,即便采用柔性材料来铺设铁路,也难以确保轨道的稳定性,同时这些月壤颗粒还会对人造部件产生磨损,影响其使用寿命。

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月球表面聚集了大量静电,在电磁环境下,是很容易使铁路的元器件与这些静电发生作用的,这就极易影响铁路的正常工作,要解决这一问题必须有特殊的装置。

此外,月球没有大气层,来自外太空的陨石会威胁铁路安全,而月球本身的月震也有可能会损毁铁路。

当然,这些问题并非不能解决,但同时也意味着这条铁路的成本将达到一个惊人的额度,如果没有巨额资金投入,一切都是空谈。

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“FLOAT”项目来源于美国NASA提出的“创新先进概念”,这一概念于2011年启动,旨在为太空探索和技术创新提供帮助,通过的项目会获得NASA的资金扶持。

这一概念不仅包括月球铁路项目,还有火星水开采计划、金星探测器、星际旅行的人类冬眠研究等项目,每一项都充满了科幻感。

相比月球铁路项目,中国的月球探索开发也在进行,但显然在各方面都会比较务实一些。

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中国的月球基建

中国探月工程的节点性目标,就是要在月球建立永久性的科研站,或者称之为月球基地,依托月球科研站,实现对月球以及太空环境的长期持续性研究,同时对月球资源的利用提供帮助,届时,人类登月将成为常规性的活动。

中国预计将于2030年之前建成科研站的基本型,于2045年前后建成拓展型,该科研站并非只供中国使用,目前已与俄罗斯、南非、泰国、巴基斯坦等十余个国家达成合作,将与这些国家一道进行建设使用。

和美国的月球铁路一样,中国主导的科研站建设同样要面对月球诸多的自然环境问题,中国又是如何解决的呢?

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目前,最理想的方案就是在月球就地取材,通过3D打印技术,利用月壤制造各类建筑材料,这就确保了各类建筑能够完全适应月球环境。

月球科研站的建设工作主要围绕三大项展开,分别是玄武月球基地的星际乐高拼装建造、月壶尊建筑3D打印建造,以及月面着陆垫建造。

我们盖房子,最传统的方法就是先烧砖,然后再将砖头砌成墙,就像是搭积木一样。月球基地沿用了这一简单有效的思路,使用高能束3D打印技术,制造出各种不同的建筑构件,再通过真空微波对构件进行烧制,得到坚固耐用的“月球砖”。

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月壶尊就是宇航员的“月球豪宅”,主要的科研活动、生活居住都在这里,外观看上去就像是一个椭圆形的鸡蛋,整个“蛋壳”是一个双层中空加热的结构,有效减少材料消耗,并增强它的强度和性能。

月壶尊内部,设计了一种可以展开的气囊,能够抵御类似月震这样的冲击,同时起到防寒保暖,隔离外界温度影响的作用。

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月壶尊就像是一个小别墅,内部有上下两层,上层是生活区,宇航员可以在这里休息娱乐,下层是工作区,可以进行科研实验等相关工作。

月壶尊同样使用月壤建造,但在拼接时采用了我国传统的榫卯结构,稳定可靠,坚固耐用,不得不说,中国传统的建筑技艺的确巧夺天工。

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月面着陆垫则是为航天器的频繁起降准备的,航天器抵达月球,在起降过程中很容易扬起月尘,在真空环境中,这些月尘要经历极长的时间才会落下去,会对人类活动造成不利影响,有了月面着陆垫,就可以避免因为航天器起降而溅起月尘。

这些月球基建,将由机器人来完成建筑与拼装,我国目前正在研制一款月球建筑机器人,也就是被叫作“中国超级泥瓦匠”的月蜘蛛打印机器人,将于2028年前后由嫦娥八号带到月球。

中国的月球基建工作已经全面铺开,并按照计划正在一步步落实,无论美国的月球铁路是否修建,中国都会按照自己的时间表进行。

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进入21世纪,中美两国都对月球探索产生了极大的兴趣,很重要的一个原因就是,月球上的确蕴藏着宝贵的战略资源,就拿氦-3来说,这是进行可控核聚变的重要材料,在月球上有着惊人的储量。

而月球天然的石墨烯,各类矿产资源,以及地球上不存在的“嫦娥石”,这些都会对人类的科技进步产生影响,合理的开发利用月球资源,将会是人类走向太空的重要一步。

对于各国来说,要在未来的发展中取得有利位置,开展太空探索就成为重要的战略性步骤,只有具备先进的科技手段,同时有着长远系统的规划,才能取得领先优势。

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参考资料:

参考消息:《美国计划在月球造悬浮机器人火车》

央视新闻客户端:《月球“未来家园”用什么建?该怎么建?月球盖房进行时》

长江日报:《月球上建房不是梦!“中国泥瓦匠”来了》