我们可能在 10 年或更短的时间内生活在月球上

“你们来这里是为了帮助人类成为太空航行物种。”

2014 年 8 月举行的一次研讨会的宣传册开篇就是如此。这是一次太空行业及其他领域最伟大的科学家和专业人士的聚会，其中包括基因编辑专家乔治·丘奇和 XPrize 基金会的彼得·戴曼迪斯。研讨会的目标是：探索和开发在月球上建立人类定居点的低成本方案。

宣传册上写道：“你们来这里是为了让这个登月计划成为现实。”

美国宇航局天体生物学家克里斯·麦凯帮助组织了这次会议，然后他编辑了《新太空》杂志的一期特刊，发表了研讨会上的论文。这些论文今天早上刚刚上线， 《大众科学》拥有独家出版前访问权限。这 9 篇论文共同推动了行星科学和商业太空界日益兴起的一个想法。论文之间的细节各不相同，但它们都大致说了同一件事：我们可以在月球上建立一个永久的、可居住的基地，而且很快就能建成，而且不需要花太多钱。

当然，这并不是科学家第一次谈论重返月球。

“之前所有重返月球的计划都失败了，原因就是成本太高，”麦凯说。“太空计划一直处于预算无限的幻想中，这种幻想可以追溯到阿波罗计划。”

按照今天的标准，将人类首次送上月球的阿波罗计划将耗资 1500 亿美元。作为参考，NASA 2016 年全年预算为 193 亿美元。

“太空计划陷入了预算无限的幻想之中，这种幻想可以追溯到阿波罗计划。”

相比之下， 《新太空》杂志的论文得出的结论是，我们可以花费 100 亿美元甚至更少的钱建立一个小型月球基地，并且可以在 2022 年之前完成。

麦凯说：“最大的收获是，一些新技术，比如自动驾驶汽车和废物回收厕所，与太空毫无关系，将在太空中发挥极其重要的作用，而且将降低月球基地的建设成本，使之变得更容易实现。”

为什么要重返月球？

目前，NASA 还没有计划将人类送回月球，而是专注于 2030 年代登陆火星。但麦凯和其他人认为，如果我们不先学会在自家后院露营，我们就不可能在火星上徒步旅行。

“我的兴趣不是月球。对我而言，月球就像一团混凝土，毫无生气，”这位天体生物学家说道。“但我们不会在火星上建立研究基地，除非我们能先学会如何在月球上建立基地。月球为火星提供了蓝图。”

月球基地将提供一个宝贵的机会来测试新的推进系统、栖息地、通信和生命支持系统，然后宇航员将前往火星——距离火星约 9 个月，而前往月球仅需几天。

问题是，NASA 往往认为它只能承担登陆月球或登陆火星的费用。如果麦凯和他的同事是对的，那么我们就可以同时承担登陆月球和火星的费用——只是需要换一种思考方式。

“月球为火星提供了蓝图。”

重返月球还有其他原因。我们只探索了月球表面的一小部分，而永久基地肯定会为一些有趣的科学研究提供动力。

此外，其他国家也在这么做。中国、俄罗斯和欧洲航天局都表示有兴趣在月球上建立基地。与其他国家合作建造月球站不会落后，而是会降低 NASA 的成本，就像建造国际空间站一样。

私营太空公司也已做好重返月球的准备。许多公司希望从月球上提取水，并将其分解成氢气和氧气（即火箭燃料），用于补充前往火星的航天器的油箱。月球旅游也可能成为一个热门市场。

“如果私营企业也加入进来，NASA 也会加入进来，以建立法治，”麦凯说道，“让 NASA 登上月球的最快方法就是让其他人也加入进来。”

我们该怎么做呢？

建立月球基地的具体策略因询问对象而异。

许多提案都是从机器人探索开始的，以寻找永久居住地的最佳地点。一篇论文指出，“MoonCats”（类似于 Bobcat，但经过改装以用于月球挖掘）随后可以平整地形，用于着陆垫和栖息地，而其他机器人则负责安装太阳能电池板。

居住舱抵达后，“月球表面骡子”机器人可以帮助进行设置，以便在人类抵达时做好准备。

人类对月球的占领可能会慢慢开始，由一小群宇航员短暂停留。随着时间的推移，任务会越来越长，规模越来越大，直到拥有一个永久居住的空间站，就像国际空间站一样。最终，空间站可能会发展成为一个复杂的多用途定居点，数百名宇航员和他们的孩子将在那里永久居住。

一些团队将月球站设想为一个科学基地，而另一些团队则设想将其发展成为更具商业性质的东西。

“一些可能的出口选择包括：来自永久阴影陨石坑的水、来自小行星撞击地点的贵金属，甚至还有可以为无污染的地球文明提供数个世纪能源的 [氦-3]，”一个团队写道。“随着往返月球的交通越来越频繁和便宜，月球旅游标志应该会开始出现，并可能成为未来重要的收入来源。”

我们需要什么技术才能生存？

从根本上讲，我们已经知道如何在月球上生存，因为人类已经在国际空间站上生活多年。

“PLSS 技术在过去 14 年中已在国际空间站得到验证，”一个研究小组写道，他们指的是循环利用空间站水并平衡氧气和二氧化碳水平的生命支持系统。“我们今天拥有足够的生命支持技术来支持在月球上建立第一个人类定居点。”

在解决了这些必需品问题后，该团队估计，按照今天的发射价格，SpaceX 每年只需花费 3.5 亿美元或更少的钱，就能为 10 名机组人员运送剩余的食物和必需品。

“自动驾驶汽车和废物回收厕所正在降低月球基地的成本，使之变得更容易实现。”

还可以采用其他技术来降低月球基地的成本。例如，虚拟现实可以帮助规划工作。

3D 打印可以取代月球站上损坏的小部件，从而降低发射成本。

美国宇航局衍生技术的时代可能即将结束。麦凯说，与其开发高度专业化（且昂贵）的航天技术，然后将其变成日常用品，不如将日常用品改造成航天产品。“我最喜欢的项目之一是盖茨基金会的‘厕所改造挑战’。”该项目鼓励人们采用新方法来清洁人类排泄物，并将其回收利用为能源、清洁水和可用于农业的营养物质。

麦凯说：“美国宇航局可以投入数十亿美元开发太空级马桶，或者我们可以购买盖茨基金会开发的蓝色马桶。”

下一代技术

很多关于建立可负担月球基地的提议都依赖于尚未出现的技术。但它们距离现实也并不遥远。

SpaceX 的猎鹰 9 号火箭应该能够以相当低廉的价格将小型有效载荷送上月球，但需要更重的火箭（如将于今年晚些时候首次亮相的猎鹰重型火箭）才能将更大的有效载荷（如月球栖息地）送上月球。其他策略包括在轨道上为火箭加油——这项技术尚未经过测试。

Bigelow Aerospace 的充气居住舱是未来月球住所的首选。这些灵活的居住舱可以折叠起来放入火箭的货舱，然后像弹出式帐篷一样在月球表面展开。该公司计划今年向国际空间站发射一个测试版居住舱。然而，更大的药丸形“BA-330”模块要到 2018 年才会发射。由于 Bigelow 主要专注于使用这些居住舱在地球轨道上建立商业空间站，因此该设计可能必须进行调整以适应月球上的运行，因为那里的辐射水平要高得多。

我们应该在月球上住在哪里？

一篇论文指出，选择月球上的房地产时需要考虑四个基本因素：电力供应、通信、资源接近度和表面机动性。

未来月球站的主要电力来源可能是太阳。问题是，月球上大多数地方的“夜晚”长达 354 小时（约 15 天）。对于依靠电池供电来说，这是一个漫长的时间。相比之下，极地接收到的阳光要多得多，夜晚持续近 100 小时（4 天）。因此，第一个月球站可能必须位于极地之一。

与两极相比，从月球的近侧（始终面向地球）进行通信会更容易，但月球上或轨道上的中继站应该能够提供可靠的连接。

幸运的是，两极能接受如此多的阳光，因为预计它们深而暗的陨石坑中还含有大量冰冻水。这些水可以被提取出来为月球站提供水和氧气，或转化为火箭燃料以赚取利润。

“成本越来越低，也许我们甚至不需要考虑让 NASA 来做这件事。”

尽管月球的南北极接收到的光量相似，但这次调查中北极领先于南极，因为北极的地形更平坦，更容易穿越。

论文特别指出，皮里陨石坑边缘是建立低成本月球站的最佳地点。雷达和遥感显示，该陨石坑可能含有水或其他含氢分子，而且其底部相对光滑，使机器人更容易穿过冰冷的深处开采资源。

一些即将执行的任务——包括美国宇航局的月球手电筒和冰立方，旨在绘制月球上的水分布图，这可能有助于进一步完善月球房地产选择。

要花多少钱？

总体而言，这些论文的共识是，NASA 可以以 100 亿美元建造月球基地，每年的维护费用约为 20 亿美元或更少，这大约相当于 NASA 每年向国际空间站投入的资金。这些估算只要稍加调整，就可以纳入 NASA 目前的预算。

而且 NASA 不必独自承担费用。

“成本越来越低，也许我们甚至不需要考虑让 NASA 来做这件事，”麦凯说。“它可能是一家私人公司。”

去年的一项研究估计，如果月球上存在大量水，那么基地就可以自给自足，每年产生价值 400 亿美元的火箭推进剂。

而且，这样的基地可能在未来十年内建成并投入运营。

真正实现这一目标肯定需要更长的时间，需要政治变革和技术发展。但麦凯认为，心理障碍是最重要的。

“最大的障碍是让所有人团结起来，并以低成本基地作为起点。如果人们认为这会耗尽预算，那么对话和集思广益就会停止。如果我们能改变思维方式，就会开始对话，让人们思考如何将其变为现实。”