中國於2024年剛剛的《國家空間科學中長期發展規劃》預計在2028-2035年論證實施月球科研站。如何克服困難在月球上「蓋房子」,將成為月球科研站建設的首要課題之一。

月球建屋面對的難關

1. 驚人的溫度變化:月球的晝夜溫差非常驚人,陽光直射時可高達 127°C,入夜後則降至-173°C。劇烈的熱循環需要具備超凡的熱穩定性建築材料,避免因反覆膨脹收縮而令建築物裂開失效。

2. 真空與輻射:月球近乎真空,建築物必須有效防止空氣洩漏;另外因為月球缺乏地球的磁場屏障,來自太陽的高能粒子和宇宙射線可以長驅直入,因此建築物須具備高效的輻射屏蔽能力,否則很容易造成人們細胞的損傷及患上癌症。

3. 月震的威脅:月球內部活動會引發月震,月震強度約黎克特制 5.5 級(小於強烈地球地震),但震動持續時間可長達數小時,加上月殼較為脆弱,震波傳遞更遠,可能對建築結構造極大的破壞力。

4. 建材短缺:月球上缺乏水泥、木材、鋼筋等地球常見建材。若從地球運輸,估算運送 1公斤物資至月球耗資可達數十萬元,成本高昂。

5. 低重力影響:月球重力僅地球六分之一,深刻影響建築結構的穩定性設計與基礎工法。低重力也將改變人類活動模式及內部空間佈局,影響空氣流通及水循環等系統的設計。

6. 能源挑戰:月球建屋耗資巨大且能源需求龐大,主要能源來源雖為太陽能,但月球晝夜各長達約 14個地球日,意味著建築物必須配備強大的能源儲存系統,才能在漫長月夜中持續供電。

面對運輸成本與環境限制,「就地取材」成為突破困境的關鍵。科學家提出「原位資源利用」(ISRU)策略,最大化利用月球上的資源,包括月球表面的土壤(月壤)、太陽能及礦產等,直接在原地生產建築構件,擺脫對地球運輸的依賴,降低建造成本。

2024年11月16日,天舟八號貨運飛船將一批特殊的「磚頭」送入中國空間站。這是由中國科研人員依據真實月壤成分,模擬燒製的「月壤磚」。中國的「月壤磚」研究奠基於嫦娥探月工程的豐碩成果。2020年12月,嫦娥五號成功帶回1731克珍貴月壤樣本。科學家分析發現,覆蓋月表的月壤是億萬年隕石撞擊與太陽風作用的產物,主要由矽酸鹽、氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣及少量金屬、玻璃顆粒組成。此次送到中國空間站進行測試的「月壤磚」樣本,便是按照月壤樣品成分模擬配製燒結,標誌著人類在月球就地建造邁出重要的一步。

被送往太空進行測試的月壤磚樣本

圖片來源:央視新聞