日本登月(3)月面基地建在洞里?
2021/06/21
月球没有空气、昼夜温差约280度、达到地球上200倍的辐射从宇宙中照射下来、落下的陨石碎片高速飞散,在月球上长期逗留的宇航员随时面临危险。在严酷的月球环境下,借助帐篷型基地生活这种以相反的思路发起挑战的研究正在推进。
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在从东京都心出发,乘电车约1小时就来到东京理科大学野田校区(千叶县野田市)。进入研究大楼的一个房间,发现里面设置了帐篷。
月球上的家采用聚酯材料
这种帐篷被称为封闭环境模块,利用以树脂涂布的聚酯纤维制成,宽为5米,长6米。这是东京理科大学携手日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)和清水建设共同推进研究的月球基地的模型。
“在月球上居住,最大的问题是辐射和陨石”,从事月球基地研究的东京理科大学空间系统创造研究中心负责人木村真一(55岁)如此表示。
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地球由环绕周围的大气和磁场阻挡来自宇宙的强烈辐射,但月球没有大气和磁场,陨石也在不会被大气燃烧完的情况下降落下来。虽然陨石直接撞到月球基地的概率较低,但撞到月球表面的陨石的碎片向四面八方飞散,将以很快的速度撞击宇航员和月球基地。
火山带来数十公里长的横向洞穴
此前,为了保护宇航员免受辐射和陨石的影响,认为月球基地应利用很厚的金属和月球沙子(月壤)等覆盖外壁。只凭借木村等人研发的纤维制帐篷,难以防范辐射和陨石。
那么,为何还是选择研究帐篷呢?原因是从上空详细调查月球情况的日本探测器“月亮女神”发现的月球竖坑。在被称为马利厄斯丘陵(Marius Hills)的地点发现了直径50米、深50米的竖坑。通过随后的详细数据分析发现,长达数十公里的洞窟从竖坑的底部横向扩大。
有分析认为,这个竖坑和洞窟是截至约10亿年前在月球上发生的大规模火山活动造成的。火山活动导致大量溶岩流出,在表面的熔岩冷却凝固之后,地下的溶岩并未冷却凝固,仍持续流动。也就是说,洞窟是溶岩从这条通道消失之后留下的。
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探测器“月亮女神”发现的月球表面的竖坑(NASA提供) |
辐射和陨石都不怕
如果在这个洞窟里安放帐篷,即使不用金属和月壤来覆盖,洞窟周围厚厚的地壳也可以阻挡辐射和陨石。在阳光照射不到的洞窟内,温差不像月球表面那么巨大也是优点。研究人员在马利厄斯丘陵以外的地点也发现了竖坑,用于建立月球基地的可能性正在扩大。
木村等人正在开发的帐篷折叠起来长宽均为1米、高50厘米、重量只有160公斤。如果注入空气,3分钟左右即可完成安装。即使每一个帐篷都很小,如果很多个连接起来,也能达到很大规模。现在正在解决的课题是改良帐篷材料,以及在短时间内折叠回收已设置好的帐篷。
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在帐篷中接受采访的东京理科大学教授木村真一 |
向太空发射货物的成本很高,据称运到月球的成本为每公斤1亿日元(约合人民币581.64万元)。为了建设月球基地,如果运送金属等以吨为单位的资材和重型建筑机械,费用将非常庞大。如果是帐篷,装到火箭里不仅重量轻,还不占用太多空间,运到月球之后的安装时间也将缩短。
木村真一与向井千秋的相遇
木村参与月球基地研究的契机是宇航员向井千秋出任东京理科大学副校长。向井提出“研究太空居住吧”,于是木村加入了新成立的太空聚集地研究中心。
据悉木村最初感觉“又要做大胆的事情了”。但也表示期待称“向井和我都是极端的乐观主义者。如果显示出能前往月球的迹象,或许能像飞机那样,在短期间内普及,让很多人前往月球”。
木村凭借开发小行星探测器“隼鸟2号”等搭载的太空用摄像头和清除太空垃圾的研究而闻名。但他学生时代的专业是药学,还拥有药剂师的日本国家资格。
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环月卫星“月亮女神”的探测激发了新基地的思路(JAXA提供) |
以月球基地为代表的太空居住的研究涉及广泛领域,将与水和空气的再利用、植物栽培、健康管理等各个领域的研究人员展开合作。木村笑着表示“转了一圈,又和药学的老师展开合作了”。
循环系统可用于地球
“在地面上具有需求的东西也能在太空使用”,木村如此说明研究的方向性。如果仅以在太空中使用为目标来推进开发,需要巨大的费用。设想地面市场,推进共同开发,可以抑制成本。
例如循环型系统,能使太空中需要的水和空气实现再利用,还能用于解决地面的环境问题。为用于月球基地而研究的帐篷技术,还用于清水建设等为应对疫情而在医院室外设置的安放检测设备的设施。木村期待地表示:“通过瞄准太空,还将推动解决地球上的问题”。
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