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月球基地長期以來一直是科幻小說的重要題材，也是人類太空探索的重要象徵，因為科學技術的不斷髮展和各領域科學的長足進步，月球基地正逐漸成為事實。美國宇航局有著自己的探月計劃，而其他航天大國也都有自己的月球基地探索計劃，還有很多創業公司也想要登陸月球，因為開發月球的商業價值很高，月球很快就會成為第二個開發地。
科學家如何讓建造月球表面基地變成一個簡單的事情呢？首先最可行的辦法就是使用3D打印技術，就地取材，月球的材料建造它，月球的材料其實就是月塵。現在歐洲航空局正在聯合本地公司對這一方案進行測試。
各國對於月球基地的計劃
月塵是一種很有用的建築材料。歐洲航空局已經成功地使用月球土壤進行3D打印。根據推測這些月塵可以打印一座重達1.5噸的大樓。“3D打印的巨大優勢是你不必從地球上拿走所有部件，這樣可以節省很多的開銷。”美國國家空間協會的首席執行官Mark Hopkins馬克霍普金斯說道。
歐洲航空局利用模擬月塵建造的結構
現在，已經有十幾家公司和歐洲航空局簽訂了合約。但是，在前期還是需要將一些基礎設施發射到太空，最後讓它們降落在月球上，需要大量的燃料、載貨能力和資金。從零開始建造月球基地需要大量的材料，將所有這些部件從地球帶到月球將是極其昂貴的。所以我們可以帶一些必要的設施，其餘的可以就地取材建造。
這就是為什麼研究人員正在研究一種簡單的方法。不帶太多的東西，我們只需要使用月球塵埃就可以作為3D打印機的材料。為了測試這個方法的可行性，歐洲航空局和其他合作單位的3D打印項目已經開始了，現在也已經得到了成功。
火星殖民地的基礎
月球和地球是截然不同的，它們一顆是行星，一顆是衛星，月球地心引力低，它離得地球也很近，可以說是近水樓臺先得月，加上它表面的工業資源，使它成為完美的“中轉站”。為什麼說月球是一箇中轉站呢，因為未來月球一定可以成為火星任務以及其他深空探索或者人類定居的新領域。
歐洲航天局在一份報告中說，成品就像一片月球塵埃陶瓷藝術品。這些作品已經證明，3D打印技術是有可能利用月塵打印的，而且這個項目對3D打印的深入瞭解也可以幫助未來的月球殖民計劃，這也是為建造更大的太空城市做準備。
歐洲航空局科學家、月球基地概念的負責人Bernard Foing教授說：“我們可以讓月球成為第“八大洲”，將來完全開發的第八大洲可以扮演好其他的角色，比如製造業中心、旅遊開發，或者是一個太空港口的樞紐。最終，月球會有永久的定居點，未來月球的太空城市也許是在存在於地下的科技城市，上方的保護系統可以保護定居者免受太空輻射。”
SpaceX的月球基地
它現在已經不只是一個概念，這個項目促進了歐洲國家空間機構與民營公司之間的合作，目的就是建立一個月球基地。該計劃的負責人之一福恩說道：“你可以把月球村看作是一個學習如何在地球外生活的實驗室。這樣我們才能真正成為多星球文明。而不是僅僅侷限在地球。”
其實我們不僅要有月球基地，還需要繞月空間站，也就是月球軌道空間站。美國宇航局2019年的預算就包括了月球空間站，也就是DSG計劃。空間站的第一批組件將於2022年發射，美國宇航局正在與工業夥伴合作開發棲息地方案和著陸器。目標是讓宇航員定居在月球上，或者定居在月球軌道空間站裡。谷歌的月球XPRIZE計劃也已經開始了，其實這是一項推動公司探索月球的競賽。探月活動現在可以說是百花齊放，百鳥爭鳴的局面。
月球基地的有力輔助，DSG月球軌道空間站
回到月球基地，日本方面最近籌集了9000萬美元為月球建造機器人著陸器等，這些機器人對於月球基地的建造也起著很關鍵的作用。現在的基礎建設將是未來月球交通網絡的關鍵要素，可以為以後得各種商業活動打開大門。
ISSpace公司的首席執行官Takeshi Hakamada說到：“我們在月球上找到了可用的資源，我們也預料到了各種各樣的行業的前景，例如最重要的採礦、鋼鐵、農業、醫藥、能源、房地產等等行業的。”
建築科學如何應用？
具體基地建築模型較為經典的就是多穹頂月球基地模型，它完全基於三維打印技術。一旦組裝完畢，充氣後的圓頂會被覆蓋一層3D打印的月球浮雕，這一層特別的塗裝也是一層保護措施，以幫助保護居住者免受空間輻射和微流星體的傷害。
在一次歐洲航空局的研討會上福恩說：“建造基地的最佳地點之一可能是在月球的南極區域。那裡的高海拔地區幾乎全年都有陽光，這意味著那裡可以產生充足的太陽能。南極有一些隕石坑深處是永遠沒有陽光的，這隕石坑內可能會有大量冰層，我們也可以把這些冰層融化掉，通過電解為宇航員提供氧氣供其呼吸，氫氣可處理後用作火箭燃料。這些水也可以用來灌溉月球溫室的作物。在2014年荷蘭科學家的研究表明胡蘿蔔和西紅柿可以生長在類似於覆蓋月球的佈滿灰塵的土壤中。
4月，維也納的建築公司Bollinger Grohmann Schneider，通過將特別的磚塊固定在拱門和穹頂上，可以創造出堅固的結構。公司發言人說這些石頭足夠堅固，可以在月球地震中保存下來。目前，製造一個這樣的磚塊需要大約5個小時，但是輸送更多的陽光會加快速度。
如何轉化能量
在歐空局的年度會議上，也有科學家表示可以從地球或月球DSG空間站遙控的機器人，讓它們在人類到達之前建立基本的棲息地和其他基礎設施，這些棲息地可能會被埋在3米至5米的土壤下，以保護居民免受宇宙射線和太陽耀斑的影響。
月球的引力是地球的六分之一，所以科學家可以建造較輕的結構。例如，月塵可用於覆蓋部分棲息地，以保護定居者免受致癌宇宙射線的侵襲，並提供保暖的作用。根據研究，為了保護人體免受安全輻射水平的影響，至少需要2.5米的月塵厚度。也需要高的能源效率，所以設計必須高絕緣材料，以確保熱量最低程度的損失。還必須考慮防止隕石撞擊的額外保護措施，因為月球幾乎沒有大氣層，也許地下城市是個好主意。
月球上的植物
福恩預計，到2030年，月球上將10名宇航員，宇航員需要做什麼呢？除了探索月球環境和幫助機器人建立月球基地之外，他們還必須進行一些實驗，來衡量地球引力降低(月球對植物、動物和人類的引力有六分之一)的影響等等。
國際空間站上的宇航員已經在吃太空生菜和其他綠葉蔬菜了。而在月球上，宇航員可以白色和紅色LED燈下的水中種植植物，他們可以調整這些LED來改變植物的礦物質和維生素組成。今年，國際空間站的測試將檢查番茄的組成和LED燈的關係。還需要進行更多的研究，以確定如何最好地在月球上種植植物。科學家未來的願景是希望能夠種植高大的樹木。
戰鬥民族的月球基地
俄羅斯航天局（Roscosmos）計劃建立一個月球建築系統，而不是單一的建築，聽起來就像是一部科幻電影中的科技系統。
Roscosmos上週公佈了建立月球基地的計劃，俄羅斯計劃在未來20年內建造永久月球基地。現在，特別計劃高層迪米特里羅戈津解釋說，用於管理長期基地的系統是一種操作式系統，也就是地球上的工作人員操作月球上的機器人，讓它們來負責初期建造工作。
雖然羅戈津沒有透露機器人系統將如何工作的任何細節，但該計劃讓人想起詹姆斯·卡梅隆的大片阿凡達，劇中以潘多拉為背景，這是一顆氣態巨行星在半人馬座阿爾法星系中的一顆繁茂適宜居住的衛星，由一個名為類人種族組成。為了探索潘多拉，電影中的科學家們使用了遠程操作的方法來探索。
羅戈津探索利用月球土壤作為一種資源的可能性，這種資源可以幫助3D打印新零件和修理設備，而無需從地球獲得昂貴的補給。看起來好像和美國宇航局和歐洲航空局的構想是一樣的。
未來是值得期待的
那麼，在設計月球基地的時候，我們該從哪裡開始呢？在科學家那裡需要考慮的是建築材料長時間暴露在真空中時可能面臨的損壞。巨大的溫度變化、高速小隕石撞擊、加壓環境產生的高外力、極低溫下的材料脆性以及高能宇宙線和太陽風粒子的長時間磨損都會在規劃階段產生很大影響。無論如何，每一步都需要小心謹慎。建造月球基地已經不只是太空探索領域的課題，它已經變成了各領域科學家的共同問題，比如月球上的植物，建築如何防震，如何利用“當地材料”進行轉化利用等等。
這是一次科學領域的通力合作！
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