月球地下的熔巖管道

月球是距離人類最近的地外天體，建立有人月球基地，實現(xiàn)人類在月球永久駐留是人類一直以來的夢想。近年來美國、中國等航天大國紛紛提出載人登月計劃，有人月球基地距離我們已經不再遙遠。

最近，我國重慶大學和北京空間機電研究所科研人員合作，探討了利用月球地下的熔巖管道作為未來載人月球基地的可行性。建設月球基地需要考慮哪些因素，月球熔巖管道是什么，月球熔巖管道作為月球基地有哪些好處，人類最終建設月球基地還面臨哪些困難？大家好我是李明濤，今天我們一起來了解一下未來的月球基地建設問題。

要實現(xiàn)人類在月球上永久駐留至少需要解決三大關鍵需求：第一、要有水源。從地球上運輸?shù)皆虑?，對長期定居月球基地顯然是不現(xiàn)實的。長期以來，月球都被認為是干燥的，隨著月球探索的深入，科學家在月球積蓄的隕石坑內發(fā)現(xiàn)了水冰存在的證據(jù)。這些隕石坑內常年不見陽光，水冰有可能長期保存。第二還要有能源。與地球上一天24小時不同，月球自轉一圈需要28天。因此月球上大部分區(qū)域14天處于白天，而另外14天處于黑夜。那么漫漫長夜怎么解決能源問題是個非常大的問題。除了核能源之外，在月球兩極存在一些永久光照區(qū)，為月球建設基地的建設提供了取之不盡的太陽能。第三，還要足夠安全。月球上沒有大氣層的保護，微流星體可能長驅直入撞擊月球表面。一顆一厘米的微流星體足以對宇航員造成致命性傷害。除此之外，月球上的磁場極其微弱，無法屏蔽太陽風帶電粒子、宇宙射線等輻射，對宇航員也會造成生命傷害。因此還需要考慮屏蔽這些輻射效應。綜合水源、能源和安全需求，月球基地往往選擇建立在月球的極區(qū)，這里既有永久光照區(qū)也有永久陰影、富含水冰的隕石坑，為有效開發(fā)水源和能源提供了便利。為了應對微流星體撞擊和惡劣的粒子輻射環(huán)境，通常需要建造人工建筑物來對微流星體和粒子施加屏蔽。因此我們在網絡上看到的月球基地的設計圖通常建設在月球表面上，由一些富有科幻色彩的穹頂建筑物構成。

月球的熔巖管道是什么？通俗的講就是月球上的天坑，和我們地球上的天坑類似。表面上看起來是個小洞口，但是內部別有天地，是一個巨大的天然洞穴，甚至足以容納一座小鎮(zhèn)。月球熔巖管道是如何形成的？在月球形成的早期，存在大量的火山噴發(fā)活動，熾熱的火山巖漿在流動時，它的表面冷卻速度快，凝固成了固體的硬殼，而巖漿內部的溫度高流速快，這樣就形成了表面凝固，內部巖漿流通的通道。當火山噴發(fā)結束后，巖漿排空就形成了天然的熔巖管道。目前在月球上已經發(fā)現(xiàn)了大量的熔巖管道，最大的熔巖管道的寬度可能超過百米，而它的長度超過幾十公里，足以將一座小城鎮(zhèn)整體裝進去。在月球熔巖管道上建設月球基地有什么好處？首先安全性非常好，熔巖管道是月球表面下方的天然洞穴，它可以完美的屏蔽微流星體的撞擊和太陽風的侵襲，其次熔巖管道的封閉性好，保溫性好，有利于建立恒溫的環(huán)境，對能源的消耗要求低。盡管在月球熔巖管道建立基地看起來非常美好，但實施起來還面臨很多的困難，比如如何解決融源管道的水源問題和能源問題；如何在熔巖管道內施工；如何實現(xiàn)熔巖管道內外的物資運輸。

目前人類對熔巖管道的認識還十分有限，要想在熔巖管道內建立永久的有人基地，還需要加強對月球熔巖管道的研究和測繪，了解熔巖管道的空間分布、內部結構溫度、礦物穩(wěn)定性等地質特征。派遣機器人先導部隊開展月球熔巖管道的無人探索與開發(fā)實驗，并解決好熔巖管道的水源和能源供應問題。我國科學家已經計劃在地球的卡斯特溶洞作為模擬場地，開展相關的研究和實驗。相信利用月球熔巖管道建設月球基地在不遠的將來可能成為現(xiàn)實。

本文為科普中國·星空計劃扶持作品

作者：李明濤

審核：周炳紅 中國科學院國家空間科學中心 研究員

出品：中國科協(xié)科普部

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