文/ 松堂

▲ “阿爾忒彌斯”載人登月計劃

其實說到月球科研站，美國一直擁有比中國、俄羅斯更好的技術(shù)和經(jīng)濟條件去實現(xiàn)。但是因為政治氣候的變化和黨派之爭，美國的月球科研站一直停留在PPT的階段。

美國早期的月球站想法

從20世紀50年代開始，隨著航天技術(shù)的發(fā)展，科學家、工程師和其他人提出了一些更具體的概念和設(shè)計。1954年，科幻作家阿瑟·C·克拉克提議在月球上建造一個由充氣模塊組成的基座，上面覆蓋著月壤，用于隔熱。至于各個艙段，要先發(fā)射到近地軌道上組裝起來，然后再奔向月球。航天員要在月球上搭建一個類似冰屋的模塊和一個充氣無線電通信天線塔，然后搭建一個更大的、永久性的穹頂；養(yǎng)殖大量藻類來提供氧氣，用核反應(yīng)堆提供電力。然后還要建起一門電磁炮，用來向太空發(fā)射飛船和其他物體。

1959年，一位叫約翰·林哈特的科學家提出，設(shè)計一個可以“漂浮在靜止的塵埃海洋”中的結(jié)構(gòu)。當時人們相信，月球上可能有幾千米深的塵埃海洋，所以林哈特設(shè)計了一個兩端有半圓頂?shù)陌雸A柱體，在基地上方是微流星體防護罩。

所有這些夢想都為后來的月球基地設(shè)計提供了營養(yǎng)。不過當美蘇先后實現(xiàn)了探測器在月球上軟著陸之后，人們終于知道，月球基本上就是個堅硬的巖土星球，雖然月壤很疏松，但厚度有限，這為真正的月球基地設(shè)計提供了基本前提。

哥倫比亞號航天飛機失事之后，美國航天開始重新選擇自己的目標。隨著星座計劃的提出，載人月球探測再次進入決策者的視野。在星座計劃當中，美國宇航局提出要建立一個月球基地，考慮到美國的決策體制和輿論壓力，他們把這個基地形容為月球前哨站，試圖淡化它的規(guī)模和永久性，希望人們把它看做是奔向火星的過渡地點而已。

▲ 美國宇航局的另一種月球基地設(shè)想，完全建筑在月面之上

1958年，美國空軍提出Lunex項目，計劃在月球上建立一個地下空軍基地。1959年6月8日，美國陸軍彈道導彈局（ABMA）組織了一個名為“地平線計劃”的特別小組，評估在月球上建造軍事基地的可行性。

地平線計劃考慮從地球上多次發(fā)射火箭前往月球，先建造一個前哨站，然后持續(xù)送去各種組件。投入使用后，每個月都要發(fā)射火箭運送給養(yǎng)到月球。

美國宇航局曾經(jīng)在上世紀80年代提出了一種模塊化的早期月球基地設(shè)計概念。該基地可容納612人，采用一個球形的充氣式總體結(jié)構(gòu)。底層是比較重的設(shè)備，如環(huán)境控制設(shè)備、航天員宿舍。月球樣品分析、水培植物、動物試驗區(qū)在中層。頂層是一條跑道。

月球基地配套重型加壓月球車，可以在月球表面長時間跋涉。車內(nèi)可以乘坐4人，各種生活物資和起居設(shè)施可以讓這4人在其中工作生活兩個星期之久，也就是一個月晝的時間。車上裝有兩類氣閘艙。大型氣閘艙可以供人員進出月球車，還能對接到月球基地的入口。小型氣閘艙是用來采集月面樣品的。航天員可以在車內(nèi)操作機械手來選擇、拾取和檢索樣品，再從小氣閘艙把它們送進車內(nèi)，人員不需要下車。車輪的設(shè)計在阿波羅月球車基礎(chǔ)上做了改進。頂部有一個圓形的指揮塔，用來遠望和觀察地形。

約翰遜中心的4人月球站概念

2010年，美國宇航局約翰遜中心實施了月球表面系統(tǒng)概念研究，這個“月球表面系統(tǒng)”的意思，就是月球基地。其中比較重要的內(nèi)容，就是引入原位資源利用，支持4名航天員在月球上生存和工作180天。

不但如此，該系統(tǒng)還要能夠每年生產(chǎn)1噸氧氣，供航天員呼吸。月球車可以是自主運行的，也可以是有人駕駛的。車上裝有加壓系統(tǒng)，可以在野外行駛數(shù)百千米。前哨站要具備不少于35千瓦的發(fā)電能力，可以儲電，用于在月夜期間供電，供電要能滿足勘探和科學目標的實驗室系統(tǒng)和儀器用電需求，還要有足夠的冗余以確保安全。

▲ 美國宇航局早期的月球基地藝術(shù)想像圖

約翰遜中心的小組審查了多種月球前哨站的概念，主要考慮這幾方面的問題：快速開發(fā)長期月面探索能力，充分利用火箭運力實現(xiàn)完整的月球基地功能，滿足整個月球探索體系架構(gòu)的需求，通過要素復制實現(xiàn)可持續(xù)性。

▲ 阿爾忒彌斯任務(wù)的航天服

▲ 美國宇航局的移動式月球基地

在前哨站建設(shè)初期，也就是當功能尚未完全具備的時候，要根據(jù)財政和工程上的可承受性來靈活調(diào)整建設(shè)進度，特別是強調(diào)在月面機動的能力。要可以接受前哨站是一個小規(guī)模設(shè)施，在月夜期間的工作能力會有所降低。要能夠做到功能性重新定位，也就是說有關(guān)設(shè)施和艙段要可以更換安裝位置。研究還假設(shè)月球前哨站具備水再生功能。

前哨站還考慮了今后與其他國家、企業(yè)月球居住艙相連接的能力，至少要連接一個用于物資供應(yīng)的艙段。

和地球上首發(fā)快遞一樣，為了把設(shè)備和艙段運輸?shù)皆虑蛏?，肯定要配備一些緩沖用的軟質(zhì)材料。這些東西在地球上容易變成白色垃圾，在月球上卻很可能是無價之寶。與此同時，軟質(zhì)材料從地球到月球，也是要占用火箭運力的。根據(jù)美國宇航局的計算，這些包裝材料大概要占火箭運力的大約30%，真的不是個小數(shù)目。因此，約翰遜中心展開了兩種研究，首先是能不能盡量減少軟質(zhì)包裝材料的使用，甚至是不用；其次是如果一定要用，能不能把包裝材料二次應(yīng)用，成為月球前哨站的有用材料。

包裝材料的選擇有3種。第一種是從航天飛機沿用而來的泡沫材料，由FOAMEX公司生產(chǎn)的PYRELL。第二種和第三種來自國際空間站的成熟產(chǎn)品。一種是Voltek公司生產(chǎn)的Minicel泡沫，是一種閉孔化學交聯(lián)聚乙烯，它有良好的阻燃性，還可以抵擋空間碎片。另一種是ZOTEFOAMS公司的ZotekF30聚偏氟乙烯材料，同樣具有良好的阻燃性。

到了特朗普執(zhí)政時期，雖然美國宇航局再度得到了重返月球的撥款，并且把它命名為阿爾忒彌斯計劃，但是規(guī)模甚至還不如星座計劃，而且時間已經(jīng)被耽誤得很嚴重了。于是在阿爾忒彌斯計劃當中，月球前哨站被縮水成一個小型設(shè)施，從模擬圖上看，只是一個類似于房車大小的艙段。

▲ 歐空局的月球村是用月壤3D打印而成

歐洲的“月球村”概念

2015年，歐空局提出了“月球村”的概念。不過這并不是具體型號或者計劃，而是一種行為方式。歐空局希望能夠把全球公共和私人投資者、科學家、工程師、大學和商人聚集在一起，為各種目的討論在月球和月球空間建設(shè)和共享基礎(chǔ)設(shè)施的利益和能力。換言之，月球村試圖創(chuàng)造一個國際合作和太空商業(yè)化都能蓬勃發(fā)展的愿景

歐空局為月球村提出了一些具體想法。月球村采用3D打印來制造居住設(shè)施，包括燃料儲備設(shè)施、中繼軌道飛行器、天文學研究設(shè)施，可以開發(fā)月球資源和旅游業(yè)。