月球可以支持多少人生存?
首先,我們需要回答其它問(wèn)題——有關(guān)月球生存的問(wèn)題。
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月球探索基地概念圖 1(圖片來(lái)源:RegoLight 可視化制作:Liquifer Systems Group)
公元3000年。在耗盡所有地球上的自然資源之后,人類已經(jīng)成為太空旅行的種族并在月球上建立了殖民地。巨大的、密封的穹頂建筑密布月球的表面,那是承載著百萬(wàn)人口的城市。這塊冷冰冰的灰色巖石在某種程度上已經(jīng)成為了人類的新家。
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月球探索基地概念圖2(圖片來(lái)源:space 圖片作者:歐洲航天局/Foster + Partners)
當(dāng)然了,以上純屬虛構(gòu)。不過(guò)人類若是沒(méi)有外星殖民地,任何未來(lái)的愿景都是不完整的。而且月球是距離我們星球最近的天體,把它想象成我們未來(lái)的居所是最容易不過(guò)了。
但是,這種愿景與現(xiàn)實(shí)相符嗎?月球有一天會(huì)成為炙手可熱的居住地嗎?如果會(huì)的話,它嚴(yán)酷的地理?xiàng)l件可以實(shí)際承載多少人呢?
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月球1(圖片來(lái)源:wallpapercave)
回答這個(gè)問(wèn)題的方法之一就是只考慮月球的表面積。從理論上說(shuō),月球只有我們星球的四分之一大小,按照地球當(dāng)前的人口密度,它可以容納四分之一的地球人口。但是,月球表面可以容納多少人和月球能夠持續(xù)地支持多少人生存是兩個(gè)截然不同的問(wèn)題。就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),月球絕對(duì)是地球更為貧窮的表親。
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月球2(圖片來(lái)源:wallpapercave)
亞利桑那州行星科學(xué)研究所的高級(jí)科學(xué)家、馬薩諸塞州芒特霍利奧克學(xué)院的天文學(xué)教授達(dá)比·戴亞爾(Darby Dyar)說(shuō):“這是一個(gè)相當(dāng)荒蕪的地方?!彼€告訴《科學(xué)現(xiàn)場(chǎng)》,“每一個(gè)物種都在試圖擴(kuò)大其生態(tài)環(huán)境。但是,月球這個(gè)新‘環(huán)境’對(duì)人類來(lái)說(shuō)是十分不宜居的。”
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可呼吸的空氣
與地球不同的是,月球上的水不會(huì)像雨水一樣自由落下并匯集到我們可以飲用的水體中。至關(guān)重要的是,月亮也缺乏具有可呼吸空氣的大氣層。而且地球的天然衛(wèi)星也沒(méi)有可以方便地支持農(nóng)業(yè)用地的現(xiàn)存生態(tài)系統(tǒng)。月亮還容易受到太陽(yáng)風(fēng)暴的影響,即太陽(yáng)表面的噴發(fā)會(huì)發(fā)出電磁輻射,而月亮因?yàn)槿狈Υ艌?chǎng)的保護(hù)而無(wú)法抵抗。戴亞爾說(shuō),月球上還存在著巨大的極端溫度差異,以及漫長(zhǎng)而交替的明暗時(shí)期。
以上這些都有可能讓月球上的生活顯得不可能。但令人驚訝的是,事實(shí)并非如此。實(shí)際上,人類生存的必要條件——空氣,水,食物和居所——從理論上講,月球上的這一切并不像你想象的那么遙不可及。
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月球生活(圖片來(lái)源:wallpapercave)
拿空氣來(lái)說(shuō)吧。為了支持月球上幾百人的起始人口,我們必須首先將空氣輸送到月球表面,然后將其泵入人類居住的密封結(jié)構(gòu)中。歐洲航天局衛(wèi)星項(xiàng)目的管理者馬庫(kù)斯·蘭德格拉夫(Markus Landgraf)說(shuō),這種做法看起來(lái)不可持續(xù),但是從短期來(lái)看,這實(shí)際上是相當(dāng)劃算的?!叭藗冇貌涣颂嗟目諝?,而且很長(zhǎng)一段時(shí)間,我們將不需要在月球上制造空氣。我們將空氣帶過(guò)去就行了?!彼f(shuō),“這種方法的運(yùn)輸成本依然是可控的。”
然而,如果月球上的人口增長(zhǎng)到成千上萬(wàn),我們就需要在月球上合成氧氣,這是一個(gè)昂貴的過(guò)程。但是蘭德格拉夫說(shuō),未來(lái)幾十年太空探索的增長(zhǎng)可能使這一過(guò)程變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
那是因?yàn)橥七M(jìn)航天器需要氧氣,所以如果需求增加,“與為人類建造飲用水和空氣生成器相比,在月球上建造用于火箭推進(jìn)的氧氣生成器,在經(jīng)濟(jì)上更加劃算,”蘭德格拉夫說(shuō)。這將降低生產(chǎn)成本,使為月球居民生產(chǎn)空氣變得更加便宜。
水,到處是水
那水呢?直到幾十年前,研究人員還認(rèn)為月球是完全干燥的。但是現(xiàn)在,他們知道在月球表面散布著數(shù)量驚人的液體。
“我們認(rèn)為月球形成時(shí)水就存在了。我們知道,彗星本質(zhì)上是骯臟的雪球,會(huì)周期性地撞擊月球表面?!?戴亞爾說(shuō),“有充分的證據(jù)表明,彗星撞擊月球表面產(chǎn)生的那些隕石坑內(nèi)仍然有冰層?!?/p>
她說(shuō),另一個(gè)水源來(lái)自在太空呼嘯而過(guò)的太陽(yáng)風(fēng)。太陽(yáng)風(fēng)中攜帶的質(zhì)子與月球攜帶的電子碰撞,形成氫。
所有這些加起來(lái)構(gòu)成了數(shù)量充足的月球水,也許足以支撐一定數(shù)量的人口。而且我們已經(jīng)在國(guó)際空間站中開(kāi)發(fā)了從宇航員的淋浴水、尿液和汗液中回收飲用水的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)甚至可以利用他們呼吸中的水分。在月球上,這項(xiàng)技術(shù)可以為居民創(chuàng)造一個(gè)閉環(huán)水源。
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在一幅1995年藝術(shù)家對(duì)月球殖民地的構(gòu)想圖中,一座月球開(kāi)采設(shè)施從巨大的月球熔巖平原澄海(Mare Serenitatis)資源豐富的火山土壤中收集氧氣。(圖片來(lái)源:美國(guó)航天局/SAIC/帕特·羅林斯) ?
但是即使進(jìn)行回收利用,戴亞爾說(shuō),這些水的儲(chǔ)量也不是無(wú)限的。不斷地循環(huán)水一定會(huì)帶來(lái)一些損失,因此需要不時(shí)地補(bǔ)充儲(chǔ)備。此外,戴亞爾指出,通過(guò)壓碎月球巖石和疏通深坑中的冰來(lái)提取月球水,將需要大量昂貴的能源。
戴亞爾說(shuō):“我個(gè)人的感覺(jué)是,月球的殖民將取決于我們將氫帶到那里。”蘭德格拉夫說(shuō),運(yùn)輸成本也很昂貴——每公斤約22萬(wàn)美元。
在不知道月球表面上目前有多少水的情況下,我們也很難估計(jì)月球能支持多少人生存。但至少我們知道,這足以提供一個(gè)相對(duì)可持續(xù)的水源。蘭德格拉夫估計(jì),無(wú)論怎樣,至少在定居的頭5至10年,月球先驅(qū)者們還不需要挖掘月球的水資源;把水運(yùn)送到月球的成本將足夠低,然后將其循環(huán)用于十幾個(gè)最早可能以月球?yàn)榧业娜恕?/p>
至于月球農(nóng)業(yè),蘭德格拉夫說(shuō),我們可以用“幾乎像生態(tài)系統(tǒng)的封閉穹頂”來(lái)模仿地球的生長(zhǎng)條件。有長(zhǎng)時(shí)間的陽(yáng)光照射和循環(huán)水澆灌為其提供營(yíng)養(yǎng),月球農(nóng)業(yè)能夠擴(kuò)大規(guī)模來(lái)養(yǎng)活成千上萬(wàn)的人。已經(jīng)有大量研究表明,在太空中種植農(nóng)作物是可行的。
帶我到月球
對(duì)于我們?nèi)绾卧趯?shí)踐中完成所有這些工作,許多未知依然存在。但是從理論上講,自然資源可以為月球上成千上萬(wàn)的人提供支持。那么,為什么還沒(méi)有成百上千的人在月球上盯著地球看呢?
蘭德格拉夫說(shuō),因?yàn)橐泼裨虑虻淖畲笙拗茖?shí)際上并不是有限的自然資源,而是用航天器將人類運(yùn)送到月球上的巨大成本。想要更經(jīng)濟(jì)的操作,就需要實(shí)現(xiàn)大膽的技術(shù)飛躍——比如發(fā)明太空電梯。如果我們有這些,“那么,我們就能夠?qū)崿F(xiàn)向月球運(yùn)送上成千上萬(wàn)的人。”蘭德格拉夫說(shuō),“所以說(shuō),實(shí)際上,水并不是限制條件,是運(yùn)輸?!?/p>
還有另一個(gè)把我們迅速拉回現(xiàn)實(shí)的警告:現(xiàn)在,移民月球?qū)嶋H上并不是我們的目標(biāo)。當(dāng)然,考慮到世界末日的可能,我們可以將月球視為一座諾亞方舟。但是目前,國(guó)際太空機(jī)構(gòu)并未將月球看作是災(zāi)難的前哨站,而是把它視為研究中心,也是探索我們太陽(yáng)系其余部分的潛在基地。
蘭德格拉夫說(shuō),采用這種方法,我們可以向南極洲尋求有關(guān)人類居住的線索。作為可能是地球上最接近月球的棲息地,南極洲是人潮起落的季節(jié)性人口之家,這一千到四千名研究人員要在寒冷且干燥的條件下工作。目前的研究推動(dòng)了對(duì)月球棲息地的規(guī)劃,這使我們對(duì)未來(lái)幾十年內(nèi)可能有多少人實(shí)際地在月球上生活有了一個(gè)想法:一次只有幾千人,而不是數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億。
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月球探索基地概念圖3(圖片來(lái)源:growingupotaku)
按照戴亞爾的說(shuō)法,即使是這樣的人口也會(huì)隨著時(shí)間的流逝,因被更便宜更高效的機(jī)器人取代而減少。她說(shuō):“隨著科技的進(jìn)步,真的幾乎沒(méi)有理由需要派人進(jìn)行科學(xué)研究。”
然而,這并不意味著我們成為月球公民的夢(mèng)想已經(jīng)破碎。另外一個(gè)因素還在支持著這個(gè)夢(mèng)想:人類孜孜不懈的探索動(dòng)力。這會(huì)讓我們數(shù)以百計(jì)的子孫在月球上定居,或者將其用作其它太空探險(xiǎn)的起源地。
“即使沒(méi)有迫切的需要,人類也是少數(shù)一直在探索太空的物種之一?!?蘭德格拉夫說(shuō),“我們?cè)谶@一策略上非常成功。改變這一點(diǎn)有意義么?我不這么認(rèn)為?!?/p>
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作者: Emma Bryce
FY: AngelinaWu
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