我們距離“搬家”去月球還有多遠

■本報見習記者劉琦

繼今年6月嫦娥六號帶回人類首份月背樣品后，國家航天局日前宣布，中國探月工程還將通過嫦娥七號、嫦娥八號兩次發射任務，為國際月球科研站打基礎。

瞄準“2035年前后建設月球科研站基本型”這一目標，嫦娥七號將對月球南極的環境和資源進行勘測，嫦娥八號將驗證月球資源的就地利用技術，在月球上建無線網、種菜等研究都將安排上。如果一切順利，是否意味著未來人類有望“搬家”去月球？對此，記者采訪了滬上相關青年科學家。

人類探索深空的首發站

月球不僅是夜空中引人遐思的光點，更是人類探索宇宙的第一站。在中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室主任邵宇川眼中，月球承載著科學研究、資源開發和技術驗證的重要價值，是人類探索深空的“首發站”。為此，我國倡議并提出了國際月球科研站計劃。

事實上，“攻略月球”早已不是“玩概念”，已成為世界主要航天國家正在努力實現的目標。2018年，國際空間探索協調工作組明確了“以國際空間站為起點，向月球進發，并最終實現載人探索火星”的深空探測發展路線思路。美國于2019年宣布“阿耳忒彌斯”重返月球計劃，最終目標是在月球建立長期科研基地，為未來火星登陸奠定基礎。2023年，俄羅斯重啟探月計劃，計劃于2031-2040年間將宇航員送上月球，并在2041-2050年間建設月球基地。此外，印度也提出發展“月球經濟”，希望在月球上建立基地，用于研究和采礦的計劃。

探月到駐月難點何在

人類對月球的探索已有數百年之久，但仍有許多未解之謎。上海交通大學李政道研究所李政道學者李數認為，建立月球基地的前提是對月球深刻而全面的了解，需要“用基礎科學之光照亮月之暗面”。

比如，粒子物理中的對撞機實驗或能復現宇宙創世歷史，揭開月球演化之謎。國際上有科學家提出“月球對撞機計劃”，即環繞月球赤道建一個實驗平臺，讓自然彎曲的地表成為構建環形對撞機的起點。李數說，這一“近似科幻”的設想一旦實現，將幫助人類解決許多懸而未決的基礎科學問題，推動探月乃至深空探索更進一步。

能源是支撐月球探索活動的關鍵。邵宇川指出，由于月球幾乎沒有大氣層，這意味著月表面臨著強空間高能粒子輻射，這對月球的能源供應、能源傳輸、能源存儲等場景提出了極高挑戰。此外，月表晝夜溫差極大，陽光直射時溫度可達127℃，夜晚溫度可降至-183℃，這對能源供應的穩定性也提出了極高要求。

物質材料的地月運輸也是難題。上海交通大學材料科學與工程學院長聘副教授王洪澤表示，若是依靠火箭從地球運輸材料，成本將高達8萬美元/公斤。且火箭運載空間有限，運輸效率不高，難以承擔起“造城”的任務。

“月球基地”或許不遠

能源問題上，邵宇川說，太陽能是目前實現難度最小、安全性高且能夠滿足月球基地前期需求的最佳選擇。但月表環境對電池提出了“抗輻射、耐高低溫、高能質比、柔性易折疊”的高要求。經過篩選，科學家發現光伏界的“種子選手”鈣鈦礦太陽能電池能夠滿足上述需求。

有了電之后還需要傳輸。據介紹，邵宇川團隊自研的激光無線傳能系統已實現3千瓦激光輸出，只需完善散熱系統和防輻照措施就有望在月球使用。中國科學院上海應用物理研究所劉瑤研究員團隊發現，碳化鋰（鈉）負極材料在提升鋰（鈉）電池的低溫性能上表現突出，可為月球儲能提供解決方案。劉瑤預測，未來通過“光伏+儲能”或將實現月球穩定供能，并通過電解水制氫與核能構建“電、氫、氧、熱、水”的綜合能源供應體系。

在基礎設施建設方面，最有效的方式或是“就月取材”。東華大學纖維材料改性國家重點實驗室成艷華教授利用月壤作為建筑材料，在磚塊和混凝土中添加纖維來增強其性能，結合3D打印技術有望實現定制化、個性化、高效率的月球建造。王洪澤團隊研發出的藍激光增材制造平臺是國內首臺2千瓦藍激光粉末沉積增材制造平臺，能夠顯著提高鋁、銅等金屬的成形質量，有望應用于在月建筑打印和月球基地搭建。