月亮上的熔巖管洞穴（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“熔洞”）是建月球基地的理想場(chǎng)所，不僅能提供登月宇航員的居住之所，里面還可開(kāi)展各種月面科學(xué)試驗(yàn)。12月16日，來(lái)自地質(zhì)、航天和生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者匯聚中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢），探討月球熔洞的建設(shè)思路。
月球上的坑洞至少有200多個(gè)
舉頭望明月，上面坑坑洼洼，但并非熔洞，而是隕石坑或環(huán)形山。長(zhǎng)期從事行星地質(zhì)研究的中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授肖龍介紹，2009年，日本探測(cè)器首先在月球的馬里烏斯山地區(qū)發(fā)現(xiàn)熔洞管天窗，雷達(dá)發(fā)射特性證明了天窗地下空洞的存在。包括中國(guó)的嫦娥探測(cè)器在內(nèi)，目前人類(lèi)在月球上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)200多個(gè)坑洞，有21個(gè)疑似為月球熔洞，月海中分布16個(gè)，高地上分布有5個(gè)，還有更多等待發(fā)現(xiàn)?！澳壳鞍l(fā)現(xiàn)的熔洞天窗都在平坦的月海地區(qū)，月海是最平坦、可降落易通行的區(qū)域。”
不僅月球上熔洞眾多，在火星上也廣為分布。目前，在火星發(fā)現(xiàn)的洞穴約1162個(gè)，主要集中在薩西斯火山的大型火山的側(cè)翼。
月球上的熔洞究竟怎么形成的？“熔洞是火山熔巖在流動(dòng)過(guò)程中形成的中空管道，類(lèi)似于地球上的熔洞?！毙埥忉屃巳蹘r管的成因：火山噴發(fā)形成的液態(tài)的熔巖流動(dòng)時(shí)，由于表面冷卻較快，先形成固體硬殼。在表層硬殼的保溫作用下，其內(nèi)部溫度高、熔體繼續(xù)保持液態(tài)，繼續(xù)流動(dòng)，從而形成管道。當(dāng)火山噴發(fā)結(jié)束，熔巖供給終止，熔巖管道中的熔巖繼續(xù)向下流動(dòng)，從而形成排空的熔洞。
“月球熔洞與地球熔洞具有一定的相似性，二者都是火山熔巖噴發(fā)形成的?！边@種類(lèi)型的熔巖隧洞在中國(guó)五大連池、鏡泊湖、海南島等多有發(fā)現(xiàn)。今年，肖龍教授連續(xù)兩年前往海南島開(kāi)展熔洞科考，并進(jìn)行對(duì)比研究。
月球熔洞溫度在17℃到20℃間
月球熔洞大小不一，深淺不同。肖龍介紹，月球靜海的熔洞天窗直徑達(dá)到100米左右，深度達(dá)到100米。朗格坑的天窗直徑則為12米左右，深度在5米。
中國(guó)載人航天工程載人飛船副總設(shè)計(jì)師張崇峰表示，月球重力比地球小很多，根據(jù)計(jì)算推斷，月球熔洞的體積要比地球上的大很多。
月球上熔洞的環(huán)境如何？“月球熔洞溫度在17℃到20℃間?！毙埍硎?，目前發(fā)現(xiàn)的熔洞天窗都在平坦的月海地區(qū)。月海是最平坦、可降落、易通行的區(qū)域。熔洞有巨大的可利用地下空間，且極少受到月塵和濺射物影響，還有相對(duì)恒溫的內(nèi)部環(huán)境，也能防止隕石或微隕石撞擊，防宇宙射線(xiàn)照射。“熔洞是開(kāi)展各種月面科學(xué)試驗(yàn)和未來(lái)月球基地建設(shè)獨(dú)一無(wú)二的選擇，具有極高的應(yīng)用價(jià)值和戰(zhàn)略意義?！?/span>
張崇峰表示，對(duì)比月球熔洞和月球表面，前者更具宜居價(jià)值。月表幾乎沒(méi)有大氣層，屬于超真空環(huán)境；月表宇宙射線(xiàn)輻射是地球的200倍，太陽(yáng)粒子事件強(qiáng)輻射達(dá)到900mSV;月表長(zhǎng)期高低溫環(huán)境在-180℃至130℃之間；另外還有揚(yáng)塵、存在帶電月塵遷移現(xiàn)象。而月球熔洞環(huán)境則好得多，空間巨大、清潔、恒溫、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，還能防輻射，具備潛在建立居住棲息地的宜居環(huán)境。
“若熔洞中有甲烷，可能存在吃甲烷的微生物。吃進(jìn)去甲烷，排出二氧化碳?！睆氖碌刭|(zhì)微生物研究的地大王紅梅教授則從生物學(xué)的角度描繪了熔洞特點(diǎn)：月球、火星上存在大量熔巖管洞穴，洞穴的特點(diǎn)是黑暗、寡營(yíng)養(yǎng)、隔離、溫度變幅小。月球、火星上的熔洞可以成為“生命避亂所”，人類(lèi)探測(cè)器在上面均發(fā)現(xiàn)了甲烷的存在。
月球基地多種方法結(jié)合建設(shè)
去年，華中科技大學(xué)丁烈云院士團(tuán)隊(duì)計(jì)劃用月壤燒制出月球磚，再用機(jī)器人砌筑的方式在月面建造月球基地——“月壺尊”，并制備出國(guó)內(nèi)首個(gè)模擬月壤真空燒結(jié)打印樣品。他們計(jì)劃用3D打印相結(jié)合，采用整體預(yù)制拼裝、局部打印連接的方式，設(shè)計(jì)建造月面基地。
“最理想的方式是將月面3D打印與熔洞建設(shè)相結(jié)合?！睆埑绶灞硎?，以建立熔洞內(nèi)載人科研站為目標(biāo)，需要對(duì)月球熔洞進(jìn)行適宜性改造?？赏ㄟ^(guò)在熔洞內(nèi)部署艙體設(shè)施、原位打印建造居住空間或整體改造熔洞。對(duì)于小型熔洞可通過(guò)3D打印等作業(yè)機(jī)器人對(duì)熔洞巖壁進(jìn)行加固，密封鍍膜處理，并建設(shè)月面電梯。大型熔洞則可分區(qū)建設(shè)，分區(qū)封閉形成氣密空間，建設(shè)多功能區(qū)的熔洞宜居生態(tài)系統(tǒng)。
張崇峰團(tuán)隊(duì)的設(shè)想是在洞口建立能源通信支持中心，部署設(shè)施及人員的進(jìn)入及返回通道，開(kāi)展地形改造；在熔洞內(nèi)部署艙體以及原位打印建造居住空間和居住艙，建設(shè)長(zhǎng)期運(yùn)行的月球地下科研基地。
“有兩個(gè)選址著陸區(qū)存在熔洞?！陛d人月球探測(cè)工程科學(xué)研究與應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師、中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用中心研究員張鵬說(shuō)，熔洞是月面科學(xué)實(shí)驗(yàn)的理想場(chǎng)所，是月球基地選擇之一。在前期的探月工程中，我國(guó)發(fā)射的月球探測(cè)器對(duì)月球形貌、地質(zhì)、物質(zhì)和環(huán)境開(kāi)展了全面探測(cè)，科研人員共提出了百余個(gè)著陸區(qū)，目前保留了50個(gè)著陸區(qū)成為載人月球探測(cè)選址庫(kù)。
載人月球探測(cè)工程任務(wù)正推進(jìn)實(shí)施，月球熔洞具有重要的科學(xué)意義和工程意義，將作為人類(lèi)月球長(zhǎng)期駐留和科考活動(dòng)的理想場(chǎng)所。張鵬表示，利用熔洞建設(shè)月球基地還面臨許多實(shí)際問(wèn)題，如供電、通信訊號(hào)以及安全問(wèn)題等。此外，施工難度比較大，如何改造熔洞也是個(gè)問(wèn)題。
記者楊佳峰
鏈接：武漢晚報(bào) - 月球熔洞建人類(lèi)基地設(shè)想在漢發(fā)布 (cjn.cn)
（原載《武漢晚報(bào)》2023年12月18日）
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