這座城市的建造始於核反應堆(nuclear reactors)，它能為居住艙(habitats)提供長達兩週的月夜所需的能源；宇航員可以在加壓式月球車(pressurized rover vehicles)內居住數日，穿越隕石坑；推進式無人機(propulsive drones) 每次跳躍50公里，用於探測埋藏的水冰；月球表面的移動通信網絡；以及一套完整的供應鏈，以維持四名宇航員在距離地球25萬公里的的地方，一次存活一個月。這是NASA耗資200億美元、分三個階段在月球南極建造永久城市的計畫。
但我們確實有一些非常實用且富有創新性的新解決方案，可以用於解決地球以外的生命問題。
月球基地將建在哪裡？
月球面積遼闊，以往人類登月都選擇在月球中部平坦安全的區域，方便與地球進行直接無線電通訊。但那是上世紀60年代的事了。而這一次，當我們重返月球時，我們的目標地點將會更加有趣——月球南極。這片區域遍布撞擊坑、山脈和遠古火山。
一些低窪的山谷和隕石坑底部常年處於陰影之中。數百萬年甚至數十億年來，這裡的地面從未見過陽光，很可能充滿了由小行星和彗星帶到內太陽系的水冰。美國太空總署（NASA）已經為阿爾忒彌斯計畫確定了13個潛在的著陸點。它們大多位於隕石坑邊緣或低矮山脈的頂部，周圍環繞著深厚的陰影和崎嶇的地形，陽光只能照射到很小的區域。
這將是一片充滿科學發現魅力的區域，但對於需要在月球上生活和工作數週甚至數月的人來說，也同樣危險。因此，這將需要前所未有的基礎設施。這將是科學發現的迷人區域，但對人類而言也同樣危險。地球上一座城市的所有基本要素都需要在最惡劣的環境中，利用最有限的資源重新創造。
那麼，我們該從何入手呢？
我們需要道路、停機坪和其他堅實的地面來進行作業和建設。
需要解決的問題是塵埃。
月球表面覆蓋著一層相對較薄但極其輕盈蓬鬆的超細塵埃。這月球上的每一粒沙子都像碎玻璃一樣鋒利且具有磨蝕性。在阿波羅計畫期間，人們發現它會割破太空衣的外層，並刮傷太空人頭盔上的玻璃。這些塵埃還非常黏稠。月球車上積聚的塵埃堵塞了散熱器，導致其過熱。關鍵在於，在沒有大氣層且重力極小的情況下，一旦揚起塵埃，它就能迅速傳播。
阿波羅12號登月時，太空人試圖盡可能靠近幾年前已經登陸月球的「勘測者3號」探測器。美國太空總署希望太空人去查看它的情況。結果發現，儘管阿波羅飛船的著陸點距離「勘測者3號」僅180米，但它仍然被登陸器火箭發動機揚起的塵土所侵蝕。因此，如果我們打算建造一個人類頻繁起降、駕駛車輛和在月球上行走的月球基地，那麼我們就必須盡一切可能減少塵土對我們生活的影響。
消除塵土(Eliminating Dust)-短期解決方案
這意味著我們需要建造營地周圍的道路、停機坪和硬地面。短期內最簡單粗暴的辦法或許是使用「犀牛鼻涕rhinos snot」。這是美軍給一種噴灑劑的綽號，這種噴劑用於加固野外的土路和直升機停機坪。它在阿富汗很受歡迎，因為它能將沙漠中的沙子變成堅實的地面。他們發現這種方法對於消除直升機起降產生的塵土雲尤其有效。因此，這可能是短期解決方案。這並不理想，因為我們必須從地球上運送所有這些犀牛鼻涕物質，我們基本上是在污染月球，用微塑膠填充月球。
將塵埃熔化為固體玻璃(Melt The Dust Into Solid Glass)-永續解決方案
因此，更永續且更具規模化可行性的解決方案，例如在月球上建造一座小型城市，就是將月球表面熔化成固態玻璃。歐洲航太局目前正在進行一項名為PA的實驗，研究如何實現這一目標。科學家利用模擬月塵和高功率激光，嘗試將月塵熔化成類似玻璃的固態表面。這個想法可以追溯到 1933 年，當時人們認為只要融化沙子就可以在地球的沙漠中鋪設道路。聽起來很有道理，對吧？玻璃不就是熔化的沙子嗎？在當時的時代背景下，這個想法顯然不切實際，但在未來的月球基地裡，它或許是我們能找到的最佳方案。
現在，我們或許不必把巨型雷射帶到月球上。我們可以做的，是架設一個大型放大鏡來匯聚陽光。具體來說，他們會使用一種叫做菲涅爾透鏡(frenel lens) 的裝置。它利用刻在透明塑膠片上的凹槽來匯聚光線。這樣就省去了使用大型曲面玻璃的麻煩。而且，菲涅耳透鏡的寬度只需要略小於2.5公分。
但考慮到月球南極的地理環境，那裡太陽位置低，陰影很長，我們或許也需要雷射。無論如何，這將是一個緩慢的過程。參與PA實驗的歐洲科學家估計，我們可以在115天內建造一個100平方公尺、厚度為2公分的著陸平台。這比用傳統瀝青鋪路慢100倍。所以，這是一項艱鉅的任務。
月球的主要交通工具(Primary Transportation On The Moon)
我們將在月球上花費大量時間駕駛車輛。我們的主要交通工具將是加壓式月球車(pressurized rover vehicles)，例如日本太空總署與豐田合作開發的這款月球車，也被稱為「月球巡洋艦lunar cruiser」。像這樣的探測車將使我們能夠在月球基地內移動，而無需整天頻繁地穿脫太空衣。
你直接從加壓艙進入加壓探測車，然後再前往下一個建築物。這也是我們深入荒野進行探索的方式。月球巡洋艦本質上就是一輛月球房車。它可以供兩名太空人進行長達30天或更久的公路旅行，並由氫燃料電池提供動力。兩名太空人可在月面探測期間在車內生活和工作。它的行進速度約為3.5公里/小時，可爬升至15度的坡度，攜帶3000公斤的貨物，並能在陰影中持續工作150小時，壽命為10年。原型車已在亞利桑那州弗拉格斯塔夫附近進行了測試。擁有一輛房車固然很酷，但我們住哪裡呢？
WHERE DO WE LIVE我們住在哪裡？
我們需要將這個問題分解為短期住宿和長期住宿。建造月球基地並非一朝一夕之功。 NASA已經設計了我們的第一個月球住所，他們稱之為基礎表面棲息地(FOUNDATION SERVICE HABITAT)。
這是一個三層樓高的結構，結合了金屬框架和充氣模組，最多可容納四人，持續時間約一個月。雖然基地大部分時間將由兩名太空人居住，而另外兩名太空人則乘坐加壓艙在月球上進行探索。
基礎表面棲息地(FOUNDATION SERVICE HABITAT)
基礎的底層是一個直徑4公尺的金屬結構。它包含氣閘艙、艙外活動服以及用於對月球樣本進行地質實驗的科學站。太空人透過梯子攀爬到充氣艙的第二層。
這裡直徑可達6.5公尺。衛生和健身器材也位於此。此外，還有一個生物實驗室，太空人將在那裡研究月球環境對動植物的影響。
第三層是太空人的主要生活區。這裡有床鋪、醫療站、廚房和電腦工作站。此外，還有一個人體研究實驗室，太空人會親自參與一項研究，探索長期在月球上居住對人體的影響。
現在，如果我們能順利度過基礎建設階段，接下來就需要開始在月球上建造永久性建築，提供一定程度的保護和安全。我們需要隔絕危險的宇宙輻射，減輕月球晝夜溫差劇烈變化的影響，還要防範隕石撞擊。
為了實現這一目標，我們要追溯人類建築的起源——用磚塊建造。正如科學家認為我們可以熔化月球表面來製造玻璃路面一樣，他們也認為我們可以將月塵融入建築磚塊中。我們的想法是，我們仍然可以使用類似充氣式居住艙甚至堅固的金屬結構，但將其包裹在磚塊外殼中。這應該可以減輕輻射和微隕石撞擊帶來的大部分危害，同時提供隔熱層，使居住艙的暖氣和冷氣更加有效率。
計畫的核心是交付首批真正的月球棲息地，這些棲息地配備了環境控制和生命維持系統、氣閘以及人類在月球上居住數週甚至數月所需的所有設施。這些棲息地可能分佈在多個地點。義大利航太局將提供多用途棲息地，加拿大航太局將提供月球多用途飛行器。這些棲息地將由第二階段安裝的核能和太陽能係統供電，這將使人類首次有機會進入永久陰影隕石坑。
中國月球基地(China Moon Base)
中國已經開始測試他們自己的月球磚moon bricks。他們的想法是建造一個名為“月球罐Moonpot Vessel”的蛋形容器。該建築將採用機器人和中國傳統的建築技術進行建造，磚塊由月壤製成，並結合 3D 列印技術。
2024年，中國啟動了一項實驗，利用五種不同的模擬月壤成分製造磚塊，並測試了三種不同的加熱方法將月壤加熱成固體岩石。同年11月，他們將這些磚塊運往天宮太空站，放置在外部實驗架上。接下來的三年裡，這些磚塊將暴露在太空真空、宇宙射線和劇烈的溫度變化中，以檢驗其耐久性。
玻璃熔化巨大的球形結構(Melted Glass Giant Sphere Structure)
還有一個瘋狂的想法，就是將玻璃熔化和棲息地建造結合起來，在月球上建造一個巨大的球形結構。這聽起來很瘋狂，但一家名為Skyports的美國公司已經獲得了NASA先進概念研究所的資助來開發這個想法。他們的做法基本上就是大規模吹製玻璃。首先將月球塵埃加熱，直到它變成熔融的黏稠物。然後利用壓縮氣體將其吹製成一個巨大的球體。由於沒有大氣層，重力也很小，你其實不需要用力吹氣，這個結構就能膨脹到非常巨大的尺寸而不會崩塌。然後，為了增加保護和隔熱性能，你可以吹出多層玻璃，層與層之間留有空氣間隙。有點像多層玻璃窗。這可能不是最實用的想法，但確實很巧妙。無論如何，沒有能源，這一切都無法實現。
那麼，能源從何而來呢？
當然，還有太陽。我們都知道這一點。到目前為止，大多數登月任務主要依靠太陽能，而且效果也相當不錯。但是，在月球上使用太陽能存在一個很大的問題。由於月球自轉速度比地球慢得多，因此其晝夜循環非常漫長。兩週的陽光之後緊接著兩週的黑暗。這對載人登月任務來說從來都不是問題，因為太空人在月球上停留的時間最多也就三、四天。
但是，當我們發射搭載太陽能的自主著陸器或漫遊車時，它們只能工作14天。之後它們就會完全凍結，再過14天就徹底停止工作。而且，一旦陽光再次出現，它們中的大多數就再也無法重新啟動。即使能夠重新啟動，它們也無法像太陽落山前那樣正常運作。
阿爾忒彌斯計畫的13個潛在著陸點。看看這些陰影。大部分區域都常年處於陰影中，陽光根本照射不到。而這些地方正是我們最有可能找到維持月球城市運作所需的水冰的地方。
使用核能(Nuclear Power)
所以答案是使用核能。太空核能並非什麼新鮮事。中國已經在月球背面運行核動力探測車數年。美國太空總署（NASA）在火星上使用核動力探測車已有十多年。他們上世紀70年代的旅行者號探測器也採用核動力，但這些都屬於小規模應用。這些發電機利用自然衰變放射性物質產生的熱量，將其轉化為幾瓦的電力。
對機器人來說沒問題，但你無法將其規模擴大到足以為整個月球基地供電的程度。我們需要在月球上建造核電廠，而這正是NASA多年來一直在努力的方向。他們稱之為「魚眼表面發電計畫fishision surface power project」。該專案利用了與地球上所有核電廠相同的魚反應原理。透過分裂鈾燃料原子atoms of uranium fuel，釋放出巨大的能量，並以熱能的形式表現出來。
在太空中，沒有水可以燒開來驅動蒸汽渦輪機，我們可以使用一種稱為布拉頓轉換器(Braatton converter)的東西將熱能轉換為電能。這相當複雜。你不用太擔心它的工作原理，它就是能用。那些永遠見不到陽光的陰暗隕石坑的優點之一就是，我們可以把核反應爐放在那裡，它永遠不會過熱。關鍵在於這些反應爐必須很小。 NASA 規定，重量必須控制在 6 噸以內，體積不能超過一輛普通汽車。
對於核電廠來說，這非常小；但對於航太系統來說，這仍然相當大。勞斯萊斯(Rolls-Royce)其實是引領太空核子技術發展的公司之一。大多數人可能只認為他們生產超級豪華汽車，但勞斯萊斯已經為英國海軍潛艇製造核反應爐超過60年了。
所以，他們在這領域擁有豐富的經驗。他們目前的微型反應器(mcro reactor)設計目標是產生50到100千瓦的電力，這在高功率下足以供應一家小型工廠或幾戶普通家庭的用電。
因此，僅僅一座這樣的反應爐就足以讓我們啟動一個小型月球基地。然後我們只需要把其中幾個堆疊起來，就能為一座月球城市供電。
月球設施預計將常規使用放射性同位素熱電發電機，這是比先前部署的裝置更強大的後繼設備。這些設備既能提供熱又能提供電力，使硬體能夠在月夜持續運作。真正的月球棲息地，這些棲息地配備了環境控制和生命維持系統、氣閘以及人類在月球上居住數週甚至數月所需的所有設施。這些棲息地可能分佈在多個地點。與這些居住艙一同亮相的還有配備放射性同位素動力系統的十年期月球車，它們能夠載人或無人探索月球陰影區，運送貨物，並在月球表面進行挖掘作業。為了支援日益增多的載人活動，NASA計劃建造一條能夠支援四名太空人執行為期28天任務的端到端月球供應鏈。該機構希望每次都能將500公斤的科學樣本和硬體帶回地球。隨著基地的不斷發展，整個行動將由衛星星座和攝影機提供支持，對發射、著陸和表面作業進行即時直播。
或許最重要的是，第二階段開始為永久基地進行場地準備。能夠清理岩石、平整地面、壓實表面以及執行其他與建造相關的任務的探測車將接受測試並部署。這些是第二代地形車，有效載荷更大，將與工業界和國際合作夥伴提供的機器協同工作。支持太空人在地面上的定期行動。常規的後勤保障，每年兩次載人任務，這將開啟一種類似NASA在國際太空站上維持了二十多年的節奏。
Moon
Outpost月球前哨站
瞧，這就是我們的第一個地球外前哨站，通往太陽系的門戶。月球距離地球夠近，補給船隻需數日便可抵達；火星則不然。一旦火星上發生設備故障，太空人只能利用手邊的現有資源進行修復。掌握這種修復技能的唯一途徑，就是先在距離地球更近的地方進行實操演練。美國國家航空暨太空總署（NASA）已明確表示，月球基地將作為未來火星探索計畫的「試驗場」。目前正為「SR-1 自由號」飛船研發的核推進系統，正是那種有朝一日能大幅縮短火星航程的尖端技術；而在月球棲息艙內接受測試的生命保障系統，也正是未來星際飛船上必須能夠持續穩定運行數年之久的同類系統。
目前正在月球表面進行原型測試的「就地資源利用」技術，正是火星探險乘組賴以生存的必備要素。月球並非終極目的地，而是名副其實的訓練場。在本次「點火」發表會上，有一項最為重磅的公告，卻與月球基地本身並無直接關聯：NASA 宣布，將於 2028 年底前發射首艘核動力行星際探測器。它被命名為「太空反應器1號－自由」（Space Reactor 1 Freedom），其目的地是火星。這並非那種利用放射性衰變熱能來發電的「放射性同位素熱電發電機」——即數十年來為「旅行者號」探測器等太空船提供動力的那種核電池。那些裝置並非推進系統。 「SR-1自由號」在本質上截然不同。它搭載了一座機載裂變反應器。反應器產生的熱能轉換為電能，進而驅動高效率的電推力器工作。這就是所謂的「核電推進」技術。無論距離太陽遠近，該系統都能正常運作，這使其非常適用於執行遠超木星軌道的深空探測任務——在那些遙遠的區域，傳統的太陽能電池板將徹底失效。
2024. 當「SR-1 自由號」（SR-1 Freedom）抵達火星時，它將部署一套名為「天墜」（Skyfall）的有效載荷——三架類似於「獨創號」（Ingenuity）的小型直升機。這架旋翼飛行器曾在2021年成為首架在另一顆星球上實現飛行的航空器，並在2024年1月任務結束前完成了72次飛行。
然而，與作為技術演示專案的「獨創號Ingenuity」不同，「天墜號Skyfall」直升機肩負著具體的任務。它們搭載著相機和探地雷達，旨在為未來的載人任務勘察潛在的著陸地點。它們將對地下水冰沉積層進行測繪與特徵分析，並測量其規模、深度及其他屬性。
如果任務按計劃進行，它將於2028年12月發射，並在大約一年後抵達火星。此外，NASA或許會決定，在部署完直升機之後，讓「SR-1自由號」繼續往太陽系深處進發。這艘太空船不僅是一項具體的任務，更是為後續一切計畫奠定基礎的概念驗證。設計「SR-1自由號」旨在為核動力硬體建立飛行資歷，確立監管與發射方面的先例，並啟動工業基礎，從而為未來應用於推進系統、地表作業及長期任務的裂變動力系統鋪平道路。
如果我們能找到在月球上生存的方法，不僅能生存，還能繁榮發展、建造家園、不斷擴張，那麼我們就開啟了在太空中前所未有的新可能。這就是我們勇敢地探索前人未至之境的方式。
NASA將如何在月球上建造一座城市--Sep
6, 2025
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