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空间站为什么不直接建在月球?建在实体上不是比一直飘在太空好得多吗?

来源:www.taobaoyi.com   时间:2022-06-15 21:26   点击:283  编辑:娄娣   手机版

建在月球上当然要比飘在空中好多了,但人类到目前仅有美国一个国家有登月成功的案例,而目前再也没有国家能实现载人登月了,即使是美国也不行。登月都困难,要在月球上建设容纳几十人生活的基地就更是难上加难了。所以,不是月球基地不好,只是人类目前的科技水平还没发展到那一步。

这篇文章,我们就来简单了解一下在月球上建立基地有多难。

困难1:火箭推力不够要知道,虽然月球是地球的卫星,但地月距离最短也要有近38.4万公里,而国际空间站目前离地球也就400公里,是地月距离的960倍。

国际空间站目前的尺寸是长100米宽50米左右的舱体,重量400吨左右。

如果要在月球上建设同样重量的太空舱,意味着火箭的推力最小也要达到上百吨,这样分几次才能勉强组装完毕。

但可惜的是,人类目前还没有哪个火箭拥有上百吨的运力,即使是目前最强火箭——也就是用于阿波罗登月计划的土星五号火箭也不行。

土星五号运载火箭的近地轨道运载能力为130吨左右,地月转移轨道运载能力宣称有50吨,而美国在阿波罗登月时的实际载荷登月舱的重量仅有15吨,离建设空间站所需要的上百吨运载能力还有很大差距。

所以说,仅目前的火箭技术就不足以支撑这项雄心勃勃的计划。

下图为土星五号发射瞬间:

困难2:耗资巨大如果我们把美国的阿波罗登月成功看做是美苏冷战的标志性胜利,那么美国为了这个胜利可谓耗尽了巨大的财力。

公开数据显示,美国的载人登月只是向月球上运送了几台月球车、几台核动力的月震仪和登月舱,所有东西加起来不足50吨,就这些东西就动用40万研发力量,耗资近千亿美元,占到了美国当年GDP的3%,这只有在近乎疯狂的美苏冷战时期才办的出来。

但是作为长期生活和工作的空间站,400吨左右的重量已经是最低配了,如果要在月球上建设这么个庞然大物,仅建设费用就绝不止5000亿美元。

而为了维持月球基地的正常运转,就需要定期加注足够的燃料以及生活物资补给,往返月球所需要的费用又是一个天文数字,何况现在载人登月能不能再次成功都是个大问题。

所以,在月球上建设空间站的费用绝不是一个国家所能承担的,这几乎需要全球所有国家的通力合作。

困难3:月球无淡水,人类难以维持众所周知,月球上没有可以直接饮用的淡水资源,那么问题来了,月球空间站的几十个工作人员怎么维持每天的淡水呢?

很多人说,国际空间站上的人靠“尿液循环机”来补水,也就是将空间站上的废水,包括洗漱用水、排尿、流汗甚至尿液等进行收集净化,再进行循环利用。

但你不知道的是,空间站的人员可不是每天都喝“尿液”的,他们会定期从地球上补充纯净水,如果天天和尿液谁都受不了!

下图为宇航员表演喝水:

但是,月球上的基地怎么补充淡水呢?

连续几年靠自身尿液维持?不可能,毕竟多次循环后水质无法保证。

靠多次地月飞行补给?不可能,为了送这几瓶水上来就要废掉一个最强火箭,这成本高的可怜,断不能维持。

所以,饮用水绝对是个大问题。

困难4:能量补给除了淡水及生活用品外,月球上建设基地的最大困难就是能源了。

月球质量比地球小的多,也就没有这么大的重量来吸引像地球大气层一样的云团,失去了云团的保温作用,月球上的温度就变得忽冷忽热,面向太阳的时候光照充足热的要死,背对太阳的时候冷的要死,最低温度可达-180℃,最高可达160摄氏度。

即使是发送到月球上的月球车,都需要能量去维持温度,以便于设备正常运转(大部分期间的工作温度需满足-40~150℃之间),更何况还要维持人类的生存了。

如果没有持久且稳定的能源供应,科研人员在月球的生活就无法维持。

月球南极冰层概念图。

总之,人类想要在月球上建立类似国际空间站的基地,就要解决水源、氧气、宇宙射线、辐射、食物以及环境监测网等一系列问题,而这些问题由于地月之间遥远的距离变的非常困难。

当然了,除了技术和资金原因外,建立月球基地潜在的困难还包括世界各国对于在月球建立基地目前没有统一的意见和相关的政策支持,相信任何一个国家都不会允许某个国家单独在月球上建立营地。

我是科学驿站,华中科技大学物理学博士,是一名热爱科学、热爱分享的科普答主,同时也是科学领域优质创作者、今日头条青云获奖者,如果我的文章有帮助到你,欢迎点赞和关注哦。

NASA通过科技手段,早就发现了月球背面存在2180万亿吨神秘物质,至于是什么物质,至今未解。

那么问题来了,既然都要脱离地球,为什么空间站不直接建在月球上?

是不敢,还是不能,或者是不愿?

早在1969年,美国就已经实现了载人登月计划,也就是说,我们人类文明确实已经达到了可以将人类送上月球的科技水平,29年过去了,也就是1998年,国际空间站的选址,仍然选择了近地轨道,而不是月球,这又是为什么?

下面就一起来看看,空间站的选址到底有什么奥秘?月球基地是否真的“暗藏危机”?

空间站到底有什么用?我们在探讨问题之前,先了解清楚空间站的作用。

简而言之,空间站的本质是航天器,又被称为天空站、航天站、轨道站,常年在近地轨道上运行,其作用就是给多名航天员提供休息工作的场所。

如果没有空间站,航天员在完成任务后,就得返回地球,下次执行任务,还得再“上天入地”,比如航天员一年被安排了12次任务,没有空间站,他岂不是每月都得往返一次太空?

空间站就等于航天员在外面出差时的酒店,当然,空间站也是人类走向太空的前沿阵地。

那么月球呢?

由于潮汐锁定因素,月球背面永远是背对着地球,如果能在月球建立基地,人类就能更好的进行宇宙深空观测,而且在月球背面进行低频射电天文观测一直是很多科学家的梦想。

此外,在月球建立基地,还能更好的开展大量太空实验,比如生物遗传等等,有人曾开玩笑的说道,美国阿波罗计划宇航员曾在月球表面遗留了很多垃圾,其中就有人类粪便,而其中的细菌微生物能否在月表生存,或者说有没有变异,这些也属于太空实验,细细想来,确实如此。

空间站为什么不直接建在月球上?1.空间站建立在月球,所需要的资金是天文数字

我们先来回顾下美国的阿波罗登月计划,美苏太空争霸于1957年拉开序幕,为了在登月比赛中胜过苏联,美国做足了准备,光是月球探测器就发射了9次,即便失败了6次也仍然“一往无前”。

为了研究月球的安全着陆点,NASA又发射了五架月球轨道探测器,以此得到了月球绝大部分地形图,通过分析后才确定安全着陆点。

登月项目从1961年确定,到1972年结束,其中不管是探月还是登月,所用到的设备加起来不足50吨,但却动用了40多万人的科研团队,11年所耗费的资金高达250多亿美元,这可是20世纪60、70年代,这笔钱换算至今天,少说也得达到千亿美元以上了吧。

再来看国际空间站,重量足足高达约400吨!

就拿美国阿波罗登月计划的土星五号举例,据说每发射一次的成本就高达5亿美元,要把400多吨的空间站都发射到月球上,以45吨/次来算,再算上其他零散设备,假设土星五号要发射足足15次,也就是75亿美元,换算至今天需要多少钱?500亿美元还是1000亿美元?懂金融的朋友可以算一算。

土星五号退役的一部分原因就是因为发射成本太昂贵了,这还仅仅只是发射这一环节,而且国际空间站核心舱曙光号在1998年的造价就高达1600亿美元,设想下,整个空间站的造价需要多少钱?

以上仅仅只是发射跟造价,还得算上后期补给维护,可能芝麻绿豆大小点事,就要用到运载火箭,这笔经费也不容小觑。

如此庞大的经费,即便是超级大国也得再三思量。

关于土星五号运载火箭,还要知道的一点是,土星五号在20世纪70年代属于最大的实用火箭,就算放眼至今都没有被超越。

跟土星五号同级别的中国的长征九号、美国的太空发射系统SLS和美私营的BFR(现更名为星际飞船)等重型火箭,都还没有彻底研制成功,理论跟实际成功之间,仍然差了一大截。

2.在月球建立基地,将面临严峻的维护补给难题

目前在月球建立基地,无非就两种模式,要么用火箭将组件发射到月球上,然后进行组装,要么就在月球用本土资源造一个基地。

前文说过,用火箭发射空间站组件,所需要的资金是天文数字,那么就地取材呢?

很遗憾,目前月球上没有这个条件,因为混凝土需要水跟氧气,月球缺乏大量的液态水,而且氧气也是一大难题,没有氧气,就算基地被造出来,整体也是脆弱不堪,除非将来研发出一种全新的混合模式。

就算基地能建造完成,往后也不会一帆风顺,因为月球的环境十分恶劣。

科学家通过对月球的观测,发现月球经常会受到小行星和陨石的撞击,如果在月球建造基地,难免会受到小行星跟陨石撞击的困扰。

而且月球没有磁场跟大气层保护,就算航天员穿着宇航服,但长期在太阳辐射和宇宙低温环境中工作,难免会受到些影响,此外太阳风暴、日冕物质喷射和太阳耀斑,它们所释放的带电粒子,都有可能对月球上的仪器造成损坏。

一旦仪器损坏,维修难题就接踵而来了,而且月球基地的航天补给物资也需要从地球源源不断的运输过来。

那么问题就又回到地球跟月球之间的运输环节来了,可能很多朋友觉得,月球跟地球很近,然而事实却是,地月距离足足有38万公里,而咱们现在的空间站呢?

空间站距离地面才400公里左右。

一个400公里,一个38万公里,二者完全不在一个层面上!

我们假设一下,月球基地的一个电路板坏了,人类得动用火箭给发射过去,基地航天员的淡水没了,火箭又得启动,工程项目复杂。

然而空间站呢?

400公里的近地轨道就像在咱家门口一样,不管运什么都很方便,关键运费便宜。

未来有没有可能在月球建立基地?探索月球除了有助于研究星球活动跟起源之外,最直接看得见的好处就是氦3。

氦3是氦气的一种,它有2个质子跟1个中子,是宇宙中十分常见的物质,它会被宇宙射线释放到太空中,所以太阳风中就有氦3。

当两个氦3相遇后,它们会聚变产生十分庞大的能源,而且不用担心放射性污染问题,也就是说,用氦3不仅能获得强大的能量,还不用担心污染问题,这不就是人类追求的清洁能源吗?

只是可惜的是,地球上的氦3储量不多而且不易开采。

太阳风会把太阳内部的一些氢、氦和氦-3抛射到太空中,而月球没有大气,很多氦3就随着太阳风到达月球表面,接着便滞留在了月球上,经过几十亿年的累积,月球上的氦3大概有100~500万吨,足以供人类社会用几千年甚至数万年。

所以就算不为其他,只为能源,人类也有必要在月球建立基地,而我国后续的嫦娥探月计划中,也存在进行“建立月球基地部分关键技术”的试验,比如3D打印技术等等。

总的来讲,空间站是人类踏入太空的第一步,建造月球基地虽然现在不适合,但未来仍然会被各国列入太空探索计划之中。

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