作者:晨风 来源:新浪科技 发布时间:2016/2/8 13:38:44
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就地取材构建未来月球村?德试验月尘制砖

月球表面遍布松散的月尘,欧洲科学家正在进行试验,看看是否能够将其熔化并制成可用于未来月球定居点建设的建筑材料

  月球表面遍布松散的月尘,欧洲科学家正在进行试验,看看是否能够将其熔化并制成可用于未来月球定居点建设的建筑材料

将类似这样的月尘物质制作为建筑材料,将极大减少从地球向月球运输物资的压力,从而节约成本

  将类似这样的月尘物质制作为建筑材料,将极大减少从地球向月球运输物资的压力,从而节约成本

  新浪科技讯 北京时间2月7日消息,据英国广播公司(BBC)网站报道,相信很多读者都对007系列电影很熟悉。其中的一部叫做《007之金枪人》。在这部1974年推出的影片中,007追踪一名绰号“金枪人”(Scaramanga)的杀手和他手上价值连城的太阳能电站核心部件“苏里斯转化器”(Solex Agitator),这种设备能够将阳光转化为无穷无尽的能源。故事从伦敦一路展开一直到泰国,其中的杀手金枪人也有着非常强大的武器,然而这部电影却仍然成为了整个007系列中饱受差评的一部。

  当然在这部电影的结尾,按照惯例,“大坏蛋”会向邦德和盘说出他统治世界的邪恶计划:制造一面巨大的镜子,将太阳光聚焦为一道死亡光束。。。

  尽管这样的情节显得老套,但在罗杰·摩尔(Roger Moore)所主演的几部007系列影片中,这的确已经算是绝无仅有的,从技术上看并不那么天方夜谭的情节了。事实上,德国国家航天局(DLR)的工程师们正致力于实现相似的技术。

  不过,相比影片中被秘密放置于一个山洞深处的情节不同,德国工程师们制造的这面巨型镜子被放置在德国航天局一座停车场边,用一排低矮围栏圈起来的一个角落里。

  这面巨型镜面聚焦的太阳光将被导入一个太阳光聚能器(Solar Concentrator)。正如它的名字所显示的那样,这一6米高,包括159块六边形镜面的组合体能够将太阳光聚焦为强大的光束。

  这些被聚焦的光线随后会被指向一个太阳炉,这是一台托盘大小的测试器,在聚焦光线照射下其温度可以升到超过2500摄氏度,这样的温度已经足以熔化金属,包括铁,钢和钛。对于统治世界的阴谋来说,这可真是理想的武器——更何况这武器还是绿色无污染的呢!

德国空间局研制的巨型太阳能聚焦设备能够产生超过2500摄氏度的高温,足以熔化金属

  德国空间局研制的巨型太阳能聚焦设备能够产生超过2500摄氏度的高温,足以熔化金属

  天文数字

  不过,德国航天局的工程师们对这件超级设备还有着更长远的打算:他们计划使用这台测试太阳炉来设计未来月球村的建设方案。就在去年,新任的欧洲空间局(ESA)主管詹·沃纳(Jan Woerner)向外界阐述了相关设想。

  关于在月球上建立永久性人类居住点的想法一定不会便宜。在上世纪60~70年代期间将宇航员送上月球并安全送回地球的“阿波罗”计划,按照今天的汇率计算,其整个项目耗资超过了2000亿美元,而该计划所达成的目标也仅仅是将12名地球人送上月球表面并进行短暂停留而已。想象一下,你还必须将大量建设材料和其他物资设备运送到月球表面,这其中涉及的花费金额毫无疑问将会是天文数字。

  德国航天局的材料物理学家马蒂亚斯·斯佩尔(Matthias Sperl)表示:“一项重大挑战便是如何能够顺利建设一座月球基地,而不必在运送物资方面花费太多资金。”

  数十年来,艺术家,建筑师和工程师们已经提出过很多非常精致的设想,其中的核心理念便是巧妙地就地取材,利用月球上现有的资源建设外观呈穹顶型或是干脆完全位于月球地下的永久性居住设施。然而一直到现在,从没有人专门从物理学角度探讨过这样做的可行性。

  斯佩尔表示:“我们从零开始——想象如果我们并非出生于地球,但我们掌握了如何在月球上建设家园的方法。”

  斯佩尔正在利用他们的太阳炉设备研究月尘的性质,从而确认它们是否的确能够被顺利熔化并重新凝结成建筑用的砖块。他说:“在月面上,到处都是月尘,阳光非常强烈,而我们必须充分利用这些资源。”

  在他的办公室里,斯佩尔展示了一个放满了灰褐色粉末的试管,这些都是模拟月壤——利用地球上成分相近的岩石物质,按照月球岩石成分进行配置得到的模拟材料。

  斯佩尔开玩笑说:“这些模拟月壤恶心得很呢!想象一下海边的沙子和火山灰被搅拌在一起的样子。这些小颗粒的边缘棱角十分粗糙,如果你看过阿波罗宇航员在月面上行走的视频,你就会发现这些月尘会溅的到处都是,因此你应该避免和这些东西打交道。”

或许,德国空间局是从詹姆斯·邦德的电影中获得的灵感?我们不得而知,但期待着人类月球定居点建成的这一天尽快到来

  或许,德国空间局是从詹姆斯·邦德的电影中获得的灵感?我们不得而知,但期待着人类月球定居点建成的这一天尽快到来

  责任重大

  对于未来生活在月面上坚固而气密的居住间中的宇航员们来说,斯佩尔试管中的这些灰色粉末可不是他们理想中的建筑材料。斯佩尔表示:“这让我感到责任重大。我们最好能够确保我们的实验是正确的,只有这样,当我们的宇航员同事们住进月球上的定居点时才能够在如此恶劣的环境中生存下来。”

  加入斯佩尔的小组成功地将模拟月壤粉末制作成了可用于建筑材料的砖块,那么接下来的一步就将是确认这样的做法在月面上是否也同样可以做到。

  目前他们正在考虑的选项之一便是在月球表面上部署一台德国空间局那样的太阳炉设备,这样抵达月球表面的宇航员或机器人才能利用这台设备制造出的砖块开展定居点的建设。或许他们还会制造一些带有连接部位的砖块,以便能够牢牢相扣,就像乐高拼接玩具那样。

  斯佩尔表示:“一旦我们搞清楚了相关的物理参数,我们就能够做出决策,究竟是先制造出一块块乐高那样带有连接部位的‘砖块’再进行拼接会比较好,还是说我们应该一次性制造出整体预制结构,从而避免连接处缝隙的出现。”

  如果是后者,那么我们可能将不得不依赖在月球上使用3D打印技术,将月尘物质直接制成立体预制结构。在这项技术上,美国宇航局正在考虑未来在火星表面进行应用。这样做能够省去砖块连接部位的密闭和胶合问题,但却要涉及到将大型3D打印设备安全送上月球表面并正常开展工作的问题。

  工程师们还必须考虑到月球表面更弱的引力场,因此建筑所使用的砖块或预制结构的强度系数可能并不需要达到地球上建筑材料那么高的要求,这样将大大减少在设计地球建筑时必须考虑到的很多制约因素。斯佩尔表示:“我们非常渴望知道土木工程学到了月球上将会如何变化。或许你将可以设计一些在地球上看来完全疯狂的建筑,而那些建筑设计在地球环境下是完全做不到的。”

  当然,在以上这些设想变为现实之前恐怕我们还将不得不等上数十年。但在欧洲空间局内部,人们已经开始感受到一种兴奋感,因为将月尘转化为真实建筑材料的相关基础研究尝试已经开始进行了。斯佩尔说:“这是一件有可能真正实现的事,我非常期待着这一天的到来。”(晨风)

 
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