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月球能承载多少人类生计?

现在是公元3000年。耗尽了地球上一切的自然资源后,人类开端向太空移民,现在成功在月球上建立了第一个太空殖民地:月球上空有巨大的人工大气层,下面的城市里居住着几十万人。这个严寒的灰色星球现已成了人类的新家。

这个最初或许你曾在许多与月球相关的科幻小说中看到过,可是到了现在,日子在月球对地球人来说还只是是科幻吗?它能不能成为实际呢?咱们人类在月球上日子能成真,那么月球能承载多少人类生计呢?

怎么去往月球

想要在月球日子,第一步便是前往月球,可是这一步自身也并不简单。到现在为止,航天器成功登陆月球的国家仍然只要美国、苏联和世界。全球航天安排和私家公司曾进行了30屡次航天器登陆月球的测验,但超越三分之一的测验以失利告终,这些失利的着陆器要么一头撞上了月球,要么在登陆过程中“失联”了。载人登月更是只要美国完成了有限几回的成功。

那么想要成功登陆月球,应该怎么做呢?首要要挑选登月的途径。咱们想“走捷径”,提前抵达月球,就要预备满足的运送预算,比方美国。早在50年前,花费了数十亿美元制作的具有强力发动机和满足的燃料的“阿波罗11号”飞船,它从地球动身,向着月球直线行进,三天内就抵达了月球。

但咱们没有满足的运送本钱,就要做好“走远路”的预备。印度在2019年7月下旬履行的“月船2号”登月方案中,飞船为了节省本钱而挑选了迂回的道路,要屡次盘绕地球飞翔,缓慢提高轨迹和速度,运用惯性飞往月球。终究着陆器维克拉姆号花费了一个多月的时刻才抵达了月球的着陆点,但省钱的优势是很明显的,印度只花费了不到两亿美元,不到美国的五分之一。

为航天器挑选了适宜的途径之后,找到正确的着陆点也不能立刻,保持联络、承受指挥也十分重要。就像飞机着陆前需求与空中交通管制部分联络,确定好下降方向和跑道才干下降相同,月球着陆器也需求接纳地球发来的数据和指令。印度发射的维克拉姆号探月器在间隔月球外表仅2千米时与它的大本营——印度空间研讨安排失去了联络,终究自主迫降在了月球上,现在还“生死未卜”。

登月如此杂乱又费钱,咱们有什么更好的处理办法吗?

比起动辄上亿美元且运载不了多少人的宇宙飞船,太空电梯将是更经济的运送办法。美国马里兰大学工程学教授萨拉曼卡·里巴提出了碳纳米管太空电梯的想象。为了抵达月球,咱们需求长达数十万千米的电缆,这些电缆由十分巩固又极轻的碳纳米管制成。估计乘坐太空电梯到太空中所需的本钱不到乘坐宇宙飞船的十分之一。

可是,鉴于现在在试验室中咱们所能制造出来的碳纳米管仅有几厘米长,所以碳纳米管太空电梯的想象还遥遥无期。看来咱们现在或许仍是要依托飞船进行登月。

月球上的饮食问题

来到了月球,就要处理怎么生计的问题了,氧气、水分和食物都是火烧眉毛的问题,而这些问题,科学家给出了一些处理办法。

咱们知道,月球大气中没有氧气,可是月球上的氧元素并不少。月球外表覆盖着一层细微粒子,咱们称之为月壤,由氧化铁、氧化硅和氧化铝等金属氧化物组成,含有40%~45%的氧元素。咱们能把这些氧化物分化,咱们就能取得满足的氧气。

英国格拉斯哥大学和美国航天局肯尼迪航天中心各自的研讨团队都采用了同一种熔盐电解的办法从月壤中获取氧气。科研人员将月壤加热到约1649℃以上,接着通电电解高温熔化后的月壤,就能够将月壤分化,取得氧气。

水分更是不必忧虑,首要,科学家们发现月球内部蕴含着许多的水分。月球上的水主要有三种方式,一种是跟矿物质结合的结晶水,第二种是月球南极区域的冰层,这两种都需求挖掘后高温溶化才干运用;终究一种水分是美国宇航局的行星科学家梅迪·本纳经过核算估测出来的。他发现每逢有流星碰击月球时,月球外层大气中总能检测到极高的水分含量,2013年10月至2014年4月之间月球共产生了29次流星雨,都检测到了水分。据此他以为,在月球浅地表之下,含有必定的水分。当流星碰击月球,破坏了月表的土层,埋于其下的水分子得到开释,所以才会呈现月球外层大气中有水分的现象。咱们后期勘探成果的确如此,那么这些浅表地下水比起前两种就比较简单搜集应用了。

其次,咱们能够循环用水。现在在国际空间站中,宇航员们饮用净化后的自己的淋浴水、尿液和汗水现已是常事了,据美国宇航局计算,均匀每位宇航员在长达一年的使命中需求喝下730升收回饮用水。经过收回、除味、蒸馏、灭菌等过程,这些收回水就干净得足以饮用了。而在月球上,相同能够运用这项技能为居民发明一个闭环水体系,挖掘出月球浅表地下水,初度运用后再次收回起来,屡次循环运用。

处理了饮水问题,饮食也需求归入考虑规模。近年来,宇航员的太空食物品种越来越丰厚了,从十多种添加到了上百种,最近他们还吃上了自己在空间站中种的菜。

2014年,美国宇航局初次在国际空间站栽培了莴苣,他们用灯照耀莴苣,研讨标明这能使莴苣取得更高的产值。在太空中,莴苣长得很快,28天就能收成了。三位宇航员食用了这种太空莴苣,他们表明滋味跟地球上栽培的没有两样,新鲜又好吃。

2019年,世界的宇航员在月球上放置了一个“小花园”。这个方案叫做“生物试验科普载荷”,是重庆大学的科研人员牵头规划的。“小花园”是一个由铝合金资料制成的相似奶粉罐的圆桶,里边将放置棉花种子、油菜种子、马铃薯种子、拟南芥种子、酵母菌、果蝇、营养液以及照相机和信息传输体系等科研设备。

在科学家的想象中,“小花园”便是一个迷你生物圈。它内部装有能主动调理温度的智能空调,能长期保持1℃~30℃的温度,并经过外表的光导管导入月球外表的光线,便于植物进行光合作用,开释出氧气和有机物。一起,果蝇孵化后成长过程中产生的二氧化碳和粪便等,有利于植物的成长,这样“小花园”内部的微型生态循环就保持起来了。

“小花园”被带到月球上,9天后传回的照片中,棉花种子现已发芽并长出了嫩叶。惋惜的是,月球很快进入了长达14天的夜晚时刻,温度条件愈加恶劣,其他种子并没有发芽。

“小花园”项目是在月球上进行农业栽培的开始测验,这次测验的失利再次提示了咱们月球和地球环境的差异,咱们咱们不能找到习惯月球环境的新作物,那么制作一个埋在地表下的月球温室或许能够成为权宜之计,美国亚利桑那州立大学的生物学教授吉恩·贾科梅利提出了这个想象。研讨人员方案将其埋藏在月球外表下方,以防止宇宙射线和太阳耀斑带来的损害。电脑调控温室内部的温度,植物能够从宇航员呼出的废气中得到二氧化碳。至于植物需求的水,能够与人类的收回净化水体系兼并在一起,植物从地表吸水,咱们在温室上方搜集植物蒸腾出来的水,净化后供人类运用,污水被搜集起来,返还给植物。

“月球温室”方案听上去与“生物圈2号”很相似吧?曾施行了两次的“生物圈2号”试验均以失利告终,那“月球温室”是否有成功的或许呢?咱们咱们总结一下“生物圈2号”失利的原因,那么最重要的应该是,“生物圈2号”在有限的区域内引进了有限的物种,然后切断了与外界的联络,希望能完成彻底的自给自足,但终究生态体系失衡溃散,方案失利了。这提示了咱们,温室内部的氧气、水分和温度等环境条件的平衡,不能只是依托温室里的生物自行循环来保持。

那怎么办呢?咱们需求守时给温室弥补氧气和水分等生计物资来保持循环。可是月球上的氧气和水分得来不易,需求耗费许多的动力,好在月球有储量丰厚又经济实惠的动力,那便是相当于地球储量的200万倍之多的清洁动力氦-3,可供人类运用上万年的时刻。氦-3是氦的同位素组成的气体,美国麻省理工学院的研讨人员发现,运用氦-3作为核聚变的燃料功率更高,更具有可行性。依托这些动力,咱们能够进行继续的化学反应,取得生计物资的弥补。

其他问题仍然存在

不过即便最基本的衣食住行问题能够处理,月球想要成为地球人的第一个太空殖民地,也还有一些问题存在。

首要,月球上的天灾一点不比地球少,且更叫人防不胜防。咱们知道,月球与地球的一大不同点便是它没有一个盘绕全球的磁场,这个缺乏会对人工成很大的损害,比方近期被美国宇航局的阿尔忒弥斯号月球勘探器拍到的“晒斑”便是因为月球没有磁场能够抵御太阳风而构成的。

什么是“晒斑”呢?本来太阳向太空继续不断开释高速带电粒子流,这便是太阳风。当这些带电粒子遇到地球磁场时,它的方向会产生偏转,不会对地球及地球生物构成损害。但月球不同,月球外表部分岩石中含有金属铁,这使这些岩石具有磁性,能够产生一个个小磁场,因而,当太阳风袭来,有磁场的当地避开了高能粒子的侵袭,而没有磁性的当地与高能粒子产生了化学反应,外表变暗。这样月球外表变成了一块“亮斑”和一块“暗斑”替换呈现的“麻子脸”形象,“暗斑”便是被太阳“晒伤”的成果。

咱们将来在月球日子,就要做好时刻“防晒”的预备,咱们不能造出一个磁场,就只能天天“宅”在家里不出门了。

在太阳风的影响下,威力大增的月壤也不行小觑。月壤在太阳风的洗礼下会带上电荷,带电之后它们会长时刻漂浮在空中,很简单粘附在人身上,会诱发相似花粉过敏的症状,还会损害人类的DNA,添加患癌的危险。

除了天灾,月球内部也不安静。最近,德国的科学家估测,月球上很或许频频产生地震。因为在很早之前,科学家就常常发现月球存在亮光现象,但没有找到原因,直到最近德国维尔茨堡大学的研讨员发现,当月球上产生地震时,就会观测到亮光现象,有时乃至能够继续数小时。他们以为这是因为地震时,月球地表下的气体逃逸到大气中,它们会反射太阳光,这样月球就会亮光。月球常常产生亮光现象,阐明地震或许频频产生。咱们现实果真如此,那么时不时就地震一下的月球怎么让人们久居呢?

除此之外,月球与地球的时差和温差问题也有一些影响。月球也有公转和自转现象,但月球上因自转构成的太阳东升西落的现象,却与地球不同。月球自转速度很慢,月球上的一个昼夜相当于地球上的27.32天。

因为月球上没有散射,白日的太阳光要比地球上的太阳光亮堂百倍,而且温度也比地球高许多,能高达120℃,而到了长达两个星期左右的黑夜时刻,气温又会降到零下200℃左右。这样绵长难捱的昼夜,咱们该怎么度过呢?

咱们上述问题咱们都能战胜,那么现在咱们能够考虑月球能包容多少人的问题了。咱们咱们仅考虑月球的地域面积和资源条件,那么从理论上讲,土地面积约占地球陆地总面积的15.9%的月球,将能包容数十亿人口。可是咱们真的有这么多人涌入月球,自身条件就很软弱的月球栖息地或许很快就会在人们的掠取中溃散。

所以,月球能包容多少人的问题,还要看咱们科技开展的状况,看运载才能;别的还要看对月球的开发和办理的水平。

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