美國國家航空航天局供圖

月球移民地設想圖

幾年以後，我們也許就是畫中人。

「你來到這裡是為了幫助人類成為星際物種。」

這是2014年8月一場研討會宣傳冊的開場白。與會者是航天領域的一些知名科學家和專業人士，此外，還有遺傳學教授喬治·切奇和X大獎賽基金會的彼得·戴曼迪斯。本次研討會的目標是：探究並制定人類定居月球的低成本方案。

「你來到這裡是為了讓登月成真，」宣傳冊繼續寫道。

美國國家航空航天局（NASA）天文生物學家克里斯·麥凱協助組織了這次會議，之後，他在《新太空》（New Space）雜誌上主編了一期特刊，刊登出自此次研討會的文章。這些文章今天早晨剛剛上線， 《大眾科學》（Popular Science）獲得了獨家的出版前訪問權限 。這9篇文章有助於為行星科學界和商業航天團體中日漸成形的想法造勢。每篇文章的細節各有不同，但都講到了一個觀點：也就是我們能夠很快在月球上建起一個永久性有人居住的基地，且不會耗盡資源。

當然，這不是科學家第一次談論重返月球。

「此前所有重返月球的規劃都沒能落地的原因就是它們太貴了，「麥凱說。」航天計劃仍停留在不計成本的妄想中，這要追溯到『阿波羅』時期。」

按今天的標準，實現首次載人登月的「阿波羅」計劃成本高達1500億美元。美國國家航空航天局2016財年全年的預算僅為193億美元，以供參考。

相比之下，《新太空》的文章得出結論，我們可以在2022年之前用100億美元建起一個小型月球基地。

「最大的收穫，」麥凱說，「是新技術，其中一部分甚至與太空毫無關聯——比如自動駕駛汽車和廢物回收廁所——都將在太空中變得非常有用，而且會將月球基地的成本降到輕而易舉實現的程度。」

為何重返月球？

此時此刻，美國國家航空航天局沒有載人重返月球的規劃，取而代之的目標是在21世紀30年代登上火星。但麥凱等人認為，如果我們不先學會怎麼在自家「後院」野營，我們就不可能去火星「郊遊」。

「我的興趣點並不是月球。對我來說，月球像一個混凝土球一樣乏味，」這位天文生物學家說。「但我們只有首先學會了在月球上建研究基地，才有可能在火星上建。月球是火星之藍圖。」

月球基地將在航天員前往火星之前為充分檢驗新推進系統、居住艙、通信和生命保障系統提供寶貴的機遇——一個是單程9個月的目的地，一個僅需幾天。

麻煩的是，美國國家航空航天局傾向於認為自己僅能負擔月球或火星任務。如果麥凱和他的同事是對的，我們就能同時負擔起這兩個目的地——只需要換個思路。

重返月球還有別的理由。我們只探索過月球表面的很小一部分而已，永久基地顯然會激發出一些有意思的科學認識。

此外，別的國家都想這樣做。中國、俄羅斯和歐洲航天局都表達過建月球基地的興趣。如果不想落後，與其他國家合作建月球基地會降低美國國家航空航天局的成本，就像建「國際空間站」一樣。

私人航天公司也準備好隨時出發重返月球了。很多公司希望在月球上提取水並將其分解成氫和氧，也就是火箭燃料，可用於灌滿前往火星的太空飛行器燃料罐。月球旅遊市場也會變得炙手可熱。

「而且如果私營產業承擔了這部分工作，美國國家航空航天局只需要負責制定法律法規，」麥凱說。「重返月球最快捷的方式就是讓其他人去做。」

我們該怎麼做？

建月球基地的確切戰略各不相同，取決於你問的是誰。

很多建議書的開頭都是開拓永久住所合適地點的機器人（無人）探索。其中一篇文章提出，「MoonCats」（像Bobcat推土機一樣的機器人，但針對月球挖掘進行了改造）隨後可以平整著陸台和居住艙的地形，其他機器人裝配太陽能電池板。

居住艙抵達之後，機器人「月面牽引機」可幫助它們就位，等待人類到來。

Caitlin Kearney製圖

甜蜜的家？

另一幅月球基地設想圖。

人類在月球上定居可能會起步得很慢，首先是小規模乘組的幾次短期停留。隨時間推移，任務時間會越來越長、規模會越來越大，直到形成永久有人居留的月面站，就像「國際空間站」一樣。最終，月面站會演化為複雜的多用途居住地，容納數百人和他們的孩子，永遠居住在那裡。

一部分團隊把月面站設想成科學基地，另外一部分則描繪得更商業化。

「可能的輸出品包括：永久陰影區隕石坑中提取的水，小行星撞擊區提取的貴金屬，甚至有供地球居民使用數百年的無污染燃料[氦-3]，」其中一支團隊寫道。「隨著往返地月的運輸變得越來越日常和廉價，月球旅遊市場就會開始興起，未來會成為可觀的收入來源。」

有哪些生存必需技？

在基礎層面上，我們已經知道了如何在月球上生存，因為多年來一直有人類居住在「國際空間站」上。

「過去14年間，基本生命保障系統技術一直在『國際空間站』上進行著飛行驗證，」 一支團隊寫道，他們指的是循環利用空間站上的水並平衡氧氣和二氧化碳水平的生命保障系統。「如今，我們已經獲得了充足的生命保障技術，足以支持月球上的第一塊人類聚居地。」

考慮到這些要點，團隊以當今的發射價格進行估算，太空探索技術（SpaceX）公司每年為10人乘組運送其餘食物和必需品的成本不超過3.5億美元。

還可採用其他技術來降低月球基地的成本。比如說，虛擬現實技術就可輔助規劃工作。

包含數據集知識庫的月球虛擬現實環境，可以成為勘探、操作場景開發和各個團隊設計細化的有力工具。真實世界中，熱環境試驗、結構、計算機輔助設計/計算機輔助製造、增材製造和3D列印等工程軟體的進一步集成可能會成為建造托尼·斯塔克風格（第一部《鋼鐵俠》電影中的虛擬現實環境）原型設計環境的模板，可極大推進月球環境開發設計，並在我們抵達月球之前識別、解決一部分問題。

3D列印可以替換月面站上壞掉的小部件，大大削減了發射成本。

NASA的衍生品技術時期行將結束。為航天飛行開發高度專業化（且成本極高）的技術，之後轉化為日常產品的方式將被淘汰，反之，日常產品都可以改造用於航天飛行，麥凱說。「我最中意的是蓋茨基金會的『重新發明廁所』挑戰。」這項計劃鼓勵以新方式清理人體排泄物並將其回收轉化為可用於耕種的能量和營養素。

「美國國家航空航天局花幾十億美元研製一個可以上天的廁所，」麥凱說，「或許其實我們只要從蓋茨基金會那兒買『藍馬桶』就行了。」

新一代技術

很多有關可負擔月球基地的建議書都依賴於現在還不存在的技術。但都離實現不遠了。

太空探索技術公司獵鷹9號火箭應該能夠以相當不錯的價格向月球運送小型有效載荷，但要運送月球居住艙等較大的有效載荷，就需要重型火箭，比如今年晚些時候要首飛的「獵鷹重型」火箭。其他策略設計在軌加註火箭燃料——這項技術迄今還沒有試驗過。

Ryan Bradley供圖

充氣式居住艙

有朝一日，畢格羅宇航公司的BA-330充氣式居住艙可以在月球上提供住所。2016年，較小型號的居住艙將在「國際空間站」上接受試驗。

畢格羅宇航公司的充氣式居住艙是未來月球住所的頭號備選方案。這種柔性居住艙可以摺疊後裝進火箭的貨艙中，在月面上像彈出式帳篷一樣展開。該公司計劃今年向「國際空間站」發射一個試驗型號的居住艙。然而，較大的藥丸型「BA-330」艙段要到2018年才能發射。因畢格羅公司主要關注在地球軌道用充氣式居住艙建造起商業空間站，他們的設計或許可以適應於在輻射水平相當高的月面運行。

登月後，我們該住在哪裡？

根據其中一篇文章，在月球上為不動產選址時有四件事需要考慮：電力供應、通信、是否臨近資源及月面機動性。

太陽很可能是未來月面站電力的主要來源。麻煩是月球上大部分位置都有長達354個小時（大約15天）的「月夜」。這對於蓄電池電源來說時間太長了。比較起來，月球兩極能獲得更多的太陽光照，月夜持續近100個小時（4天）。因此，第一個月面站很可能只能選擇在兩極。

相比兩極，月球近地面的通信會容易一點，但在月面或軌道上設立中繼站應能提供可靠連接。

兩極獲得如此多陽光是幸運的，因為在它們較深、較暗的隕石坑中，還可能富含冷凍水。如被提取，可以向月面站供應水和氧氣，或轉為火箭燃料用於獲利。

而且儘管月球南極和北極獲得的光量相近，南極還是在這項勘測中略強於北極，因為它的地勢更加和緩，易於穿行。

這篇文章特別指出，皮爾利隕石坑的邊緣部分是建造低成本月面站的最佳位置。雷達和遙感結果顯示，皮爾利隕石坑可能含有水或其他含氫分子，而且，月面相對平整，方便機器人鑽入冰層提取資源。

包括美國國家航空航天局「月球手電筒」（Lunar Flashlight）和「月球冰立方」（Lunar IceCube）立方體衛星任務在內，有一些即將開展的任務旨在繪製月球水分布地圖，這有助於進一步完善月面不動產選址問題。

要花多少錢？

總體上，這些文章的共識是，美國國家航空航天局可用100億美元建起一個月球基地，後續維持費用每年不高於20億美元，接近於其每年投給「國際空間站」的錢。這些估算稍加調整就可滿足美國國家航空航天局當前的預算水平。

而美國國家航空航天局也不用獨自買單。

「成本降得如此之低，也許我們無需再指望它，」麥凱說。「私人公司就可以干。」

去年的一項研究估計，如果月球上廣泛分布著水資源，月球基地就可自給自足，每年可產生價值400億美元的火箭燃料。

而且，這樣一個基地在10年內就可建成投產。

實際上，使之成為現實肯定會需要更長時間，也需要政策變化和技術發展。但麥凱認為，心理障礙才是最關鍵的。

「最大的阻礙是讓所有人聚在一起，再設定一個低成本月球基地方案作為出發點。如果大家認為這將會耗盡預算，就停止對話和頭腦風暴。如果我們能改變思維定式，再開始交流並讓大家好好考慮，如何使之成真。」

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