月球基地应该是什么样子问题探究

月球基地应该是什么样子问题探究
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月球基地应该是什么样子问题探究
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问题研究 月球基地应该是什么样子
1.月球上有哪些满足人类生存的基本条件? 如果想在月球上生活,人类还需要创造哪些生存条件?
在最近兴起的新一轮月球探测热中,包括我国在内都提出了在21世纪上半叶载人登月的宏伟计划.这次的计划要比30多年前只是把人送上月球的“阿波罗”计划大大前进一步,是要把月球建造成可供人们长时间工作和生活的基地,进而为今后向月球移民作准备.建设这样一个基地,有许多问题需要解决,从地球上生命的基本条件看,首当其冲的便是空气、水和食物的问题.
月球表面近于真空状态,没有水,自然也就没有生命.在登月的最初阶段,必须从地球上把人呼吸必需的氧气和水送上去.但是,要在月球上长期居住,需要大量的氧气和水,不可能永远从地球上输送,而必须在月球上就地取材,设法解决.所幸的是,月球土壤中蕴藏着大量含氧量很高的钛铁矿,如果对其进行减热和分离处理,就可以生产出大量为人类呼吸和火箭推进剂必不可少的氧气.现已探明,月球上的岩石主要由硅酸岩组成,处理月岩,也可以获得大量氧气.
月球岩石中有大量的氧化岩和石膏,可以从中提取水.有些岩石中还发现有结晶水.这就可为人类在月球上生存创造基本条件.近年来,有些科学家对“月球上没有水”的传统看法提出质疑,认为如果月球与地球是以同样方式诞生的话,那么当初月球上也应当是有水的.他们把希望寄托在月球的南北两极,因为“阿波罗”宇宙飞船从未到过那里,而那里终年不见阳光,温度经常在零下200℃左右,因而很可能蓄积着冰.为了证实这个设想,美国前些年发射了一颗“月球勘察者”号飞船,对月球的南北两极进行了勘测,结果发现在一个永久性阴影区存
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在着大量的深冻冰.冰化解后不仅可以满足登月人员的饮用需要,还可以为太空飞船生产燃料.这一重大发现,极大地鼓舞了人们的探月热情,推动了新一轮开发计划的实施.
至于登月人员所需的食物,相对说来比较容易解决,可以在月面养猪、养牛、养鸡,也可以利用人造阳光,使用含有钾和钙的特殊液体作养料,在月面种植粮食和瓜果蔬菜.当然,这些都必须在塑料或玻璃覆盖的密封大棚内进行.
2.生物圈”2号和月球基地有哪些相同之处和不同之处?我们可以从“生物圈”2号实验中获取哪些经验和教训?
生物圈”2号和月球基地都是人工建造的全封闭的模拟地球的生态环境.但“生物圈”2号是建立在地球上,而月球基地建立在表面引力只有地球1/6近乎真空的月球,“生物圈”2号失败了人还可以重新回到地球的自然环境,但月球基地一旦失败,人就不容易转移到地球上.
模拟的生态系统毕竟不是自然的生态系统,其中的生态系统各个组成部分简单、生物种类少、食物链的复杂程度比农田生态系统差,需要人为调节而不是自然调节.种植绿色植物制造氧气但不能过多,否则二氧化碳和肥力不足；动物饲养不能太多,否则氧气消耗会增加；科学家要维持气候、大气成分、生物种类和数量平衡,创造适合生命生存的环境.大气成分发生变化,内部气候没有调节好,粮食歉收,生态平衡被破坏等导致实验失败.
氧气未能顺利循环正是导致“生物圈”2号失败的重要原因.由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳,部分二氧化碳又与建“生物圈”2号用的混凝土中的钙反应生成碳酸钙,导致其中氧气含量从21%降到了14%.到后期,“生物圈”2号中的植物几乎灭绝,必须注入氧气才能维持人员生存.

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3.月球上具有哪些人类可以利用的资源?那些月球资源可以用于发展月球基地?
月球有丰富的矿藏,据介绍,月球上稀有金属的储藏量比地球还多.月球上的岩石主要有三种类型,第一种是富含铁、钛的月海玄武岩；第二种是斜长岩,富含钾、稀土和磷等,主要分布在月球高地；第三种主要是由0．1～1毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩.月球岩石中含有地球中全部元素和60种左右的矿物,其中6种矿物是地球没有的.
科学家指出,要开发月球必须对月球进行全面的探测,了解月球的资源,并逐步对资源进行开发.月球的矿产资源极为丰富,地球上最常见的17种元素,在月球上比比皆是.以铁为例,仅月面表层5厘米厚的沙土就含有上亿吨铁,而整个月球表面平均有10米厚的沙土.月球表层的铁不仅异常丰富,而且便于开采和冶炼.据悉,月球上的铁主要是氧化铁,只要把氧和铁分开就行；此外,科学家已研究出利用月球土壤和岩石制造水泥和玻璃的办法.在月球表层,铝的含量也十分丰富.
月球土壤中还含有丰富的氦3,利用氘和氦3进行的氦聚变可作为核电站的能源,这种聚变不产生中子,安全无污染,是容易控制的核聚变,不仅可用于地面核电站,而且特别适合宇宙航行.据悉,月球土壤中氦3的含量估计为715000吨.从月球土壤中每提取一吨氦3,可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳.从目前的分析看,由于月球的氦3蕴藏量大,对于未来能源比较紧缺的地球来说,无疑是雪中送炭.许多航天大国已将获取氦3作为开发月球的重要目标之一.
太阳能资源.由于月球表面几乎没有大气,太阳辐射可以长驱直入.计算表明,每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿千瓦,相当于目前地

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球上一年消耗的各种能源所产生的总能量的2.5万倍.按太阳能能量密度为1.353千瓦/平方米计算,假设在月球上使用目前光电转化率为20％的太阳能发电装臵,则每平方米太阳能电池每小时可发电 2.7千瓦时,若采用1000平方米的电池,则每小时可产生2700千瓦时的电能.
空间资源.月球是人类研究宇宙和地球本身的最佳平台.科学家认为,月球表面刻有能够追溯到数十亿年前被彗星和小行星碰撞的痕迹,而在地球上这种记载已被大气层所化解.这种记录是人类的宝贵财富.通过对月面上没有人为改造和破坏的某些本来面目研究月球,有助于了解地球的远古状态、太阳系乃至整个宇宙的起源和演变,了解月球的成因、演变和构造等诸方面的信息,有助于搞清空间现象和地球自然系统之间的关系,可以极大地丰富人们对地球、太阳系以及整个宇宙起源和演变及其特性的认识,从中寻求有关地球上生命起源和进化的线索.
物质资源.据探测,月岩中含有地壳中的全部物质元素,约有60种矿藏.地球上常见的17种元素,在月球上都可以找到.在月球岩土中,具有丰富的氧、铁、镁、钙、硅、钛、钠、钾、锰等物质.月球表面平均有10厘米厚的沙土,共含有80000亿吨铁.月球研究者认为,如果不把碳氢化合物计算在内,月球上的物质能为人类制造出90%的所需物品.月球上有丰富的能源.月球表面覆盖着一层岩屑、粉尘、角砾岩和冲击玻璃组成的细小颗粒状物质.这层物质中富含由太阳风粒子积累所形成的气体,如氦、氖、氮等.这些气体在加热到700 ℃时,就可以全部释放出来.
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