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俄罗斯计划用3D打印技术在月球建设定居点

来源:天工社

  发布:星之球激光

关键词:3D打印 月球定居点 俄罗斯

2016-04-22

成堆的月球岩石和土壤,再加上一座山的照片,这就是后冷战时期所谓的“太空竞赛”给科学家们留下的遗产。奇怪的是,经过了上世纪六七十年代短暂的登月热后,月球突然被人们长时间遗忘了。

如今几十年过去了,人类的太空活动也越来越频繁,这个时候,月球似乎又回到了人们视野的中心——很多人认为,我们已经为向地球这颗唯一的卫星上殖民积累了必要的技术。

早在1970年,前苏联的无人驾驶月球车Lunokhod-1登上月球的时候,许多人认为月球定居点已经指日可待。苏联的太空计划还专门在地球上建立了一个模拟定居点,以寻求解决该项目在月球上的物流问题。

“月球的表面覆盖着类似于玄武岩的岩石。”俄罗斯自然物质研究中心的负责人Vyacheslav Bobin说,“为了测试未来的登陆,美国人选择了沙漠中的玄武岩高原(类似于约旦),我们的专家则选择了乌兹别克斯坦塔什干下方的类似地形。”

除此之外,苏联的月球定居点计划还证明了使用殖民者在附近发现的材料建立一个星际基地的可能性。“我们计划中的基地被设在了月球表面以下,利用了月球的自然地形,比如在火山口的底部。”Bobin解释说。

与此同时,科学家们也在忙着计算这样一个项目的实际可行性。不幸的是,在当时,收集最少限度的月球土壤样本并送返地球进行科学研究都已经被认为是非常困难和效率底下的。因此毫不意外,最后的结论是地球人还没有准备好殖民月球。

“但是当时我们只是谈到了建设基地。”Bobin说。“现在我们已经可以考虑提取天然资源。我国(指俄罗斯)在地球上有着处理自然资源的丰富经验。而月亮上有大量的资源可以提供。”

例如月球风化层(也就是月壤),这一覆盖了月球大部分表面的物质中含有大量的氦-3,这是一种对热核聚变能源至关重要的同位素。美国已经拥有提取它所需的技术。“最终。”Bobin补充说:“殖民月球将获益十倍。”

但是如何建立月球定居点仍然是一个悬而未决的问题。迄今为止,最现实的方案仍然是围绕着3D打印技术应用来打造月球上的房子。

“这种想法最初是欧洲航天局提出的。”Bobin说:“将风化层与方镁石(MgO)混合在一起建造的墙就能够承受月球上极端的温度波动和抵御流星。”他补充说,3D 打印机“已经能够建造一个体量约为600立方米的月球定居点——只需要7到10天时间。”

但这里也存在着问题:如何为这样一台3D打印机提供材料。要3D打印“月球砖块”,月壤必须加工成很细粉末,但是由于没有引力的存在,现有的研磨设备无法正常的工作。

Bobin称,俄罗斯有独特的优势来解决引力挑战,其专利的“陀螺研磨机(gyroscopic mill)”可以在零重力条件下操作。这种设备主要使用陀螺的力量而非重力来粉碎对象。他宣称:“如果我们采用这些技术,就可以真正领先世界十年。”

国际合作

来自俄罗斯Scientific and Production Establishment(NPO)的工程师Vladimir Dolgopolov说,无论是俄罗斯太空机构Roscosmos还是美国宇航局(NASA)都没有花太多时间在月球上。但是过去十年的卫星观测表明月球的极地地区可能有水存在,因此可以产生供呼吸的氧气。“氧和氢也是最有效的火箭燃料,这意味着,我们可以建立一个可居住的基地。”

在苏联的月球项目之后,Dolgopolov就在为专门探索金星和哈雷彗星的国际项目Vega工作。但是现在Dolgopolov已经把目光转向了月球。直到现在,所有的月球探测器——俄罗斯和美国的——往往都降落在月球赤道地区,那里最高温度达130摄氏度,从来没有发现过水的迹象。但是月球的极地区域却截然不同︰其白天温度不超过20摄氏度,但是在晚上却会降到零下180摄氏度。科学家们推测,在月球环形山所谓的“阴影陷阱(Shadow Trap)”区域,有可能是整块的冰。

行动计划

据了解,俄罗斯新的登月计划设想发射四次。第一次将是Luna-Glob(或 Luna-25)登月车,其降落地点将在月球南极附近的Boguslawsky 坑里。“这次发射的目的是为了练习登陆。”Dolgopolov说:“我们已经超过 40年没有在那里登陆了。”首次发射原本计划于2014年进行,但如今已经推迟到2019年初。

届时Luna-Glob将配备一个中子探测器、一个小机械臂和一个激光分析仪。机械臂主要用来采集月壤样品,将其放入一个容器里,然后由激光仪确定样品的组成。在Luna-Glob之后发射的将是Luna-26,目前NPO已经制造出了一个原型,它的使命就是探测和拍摄月球表面,为Luna-27寻找理想的着陆位置。

事实上,Luna-27才是俄罗斯人这次计划的主角。它的旅程有一个重要的目的:通过环境和大气观测研究月球的宜居性;然后将月球极地土壤送回地球。这些登月车将每半年发射一次。Luna-28的任务是其前任使命的继续:发现、收集和带样品回来。