月面的交通运输_人类对月球的开发

　　建设月球基地时，人员在月面的流动和物质的运送工作将是大量的，例如：需要把来自地球的物资从月球着陆场运送到月球基地，或是将月面开采的矿物运送到月球加工厂；还需要到采矿点维修设备，外出查看天文观测仪器，进行远距离采样活动；对发生事故的航天员进行营救活动，或是将准备离开月球的航天员送往月球发射场等。

　　如何解决月面上大量的人员和物质运送呢？专家们提出了各种月面交通工具的设想。

　　月球车

　　月球车有开放式和加压式两种。开放式载人月球车很像我们熟悉的电瓶车，其驾驶舱是敞开的，乘坐时需要穿月球航天服，由人员驾驶，其结构简单，制作容易。其是一种密封式、舱内加压的电动月球车。月球车内装备了环境控制和生命保障系统，提供氧气、水、食物以及二氧化碳处理和保持温度、湿度的设备。就像是一个能移动的小型居住舱。加压式月球车还设有一个供航天员出入的气闸舱，与开放式月球车相比，其行驶距离更远，工作时间更长。

　　月面火箭

　　月面火箭是可以在两个发射点之间飞行的载人运输工具，当航天员从月球表面一点到遥远的另外一点时，可以使用这种快捷的交通工具。由于月球重力只有地球重力的1/6，火箭起飞比在地球上容易得多，消耗燃料也少。

　　多用途运输工具

　　多用涂运输工具既是运输车，也是具有某种功能的月球机器人。这类运输工具由月面航天员遥控，有轮式运输车、履带式牵引车等，它们主要承担月面运输任务。如果需要还可以增加附加设备，扩大功能，如增加铲子可以作为铲车，增加挖掘设备可以开挖基坑，还可以增加移走岩石的绞盘，切割月岩的装置等完成多种任务，它们在月球基地建设中将发挥重要作用。

　　月球缆车

　　还有一些科学家提出用月球缆车、月球铁路等交通工具来承担月面运输任务。月球缆车是在月面特定地区使用的一种运输工具，缆车安装的轮子沿固定的索道滑行，在固定的月面两地点间往返运行。

　　地—月空间的往返运输

　　建设月球基地需要频繁地进行登月飞行和向月球基地运送器材、设备、生活补给品，以及接送航天员往返于地月之间。目前，空间运输成本高昂，因为目前的运载火箭和飞船都只能一次性使用，如何实现低成本运输，是航天工程师和月球科学家共同关注的问题。

　　为了降低地月运输成本，研制可重复使用的火箭和飞船是一个重要发展方向，但在今后相当长的一个时期内，火箭和飞船依然是地月运输的重要工具。根据这种情况，科学家们提出了降低地月空间运输成本的新设想。

　　第一种设想：利用空间“摆渡”船首先用运载火箭把物资和人员分几次运往近地轨道，然后利用空间“摆渡”船，把物资和人员运往月球。空间“摆渡”船专门承担地月轨道之间的运输任务，并可重复使用。在月球轨道上，还需设置一种专用的月球着陆器，任务是把进入月球轨道的物资和人员安全地送往月球表面。这样由运载火箭、空间“摆渡”船、月球着陆器三者共同组成一条地月交通运输线，它们各自在自己的轨道上往返飞行，而不是运载火箭直接将货物和人员从地球运到月球，从而使飞行成本大幅度降低。

　　根据这种运输方式，在月球轨道上应该有一个能容纳多名航天员的小型空间站，作为地球和月球之间交通运输的一个中转站。这个中转站还可以承担月球基地“急救站”的作用，一旦月球基地发生紧急情况，航天员可以及时撤离到月球空间站，然后再从月球空间站飞回地球。建造这种小型月球空间站，可以使用废弃在太空和月球轨道上的燃料储箱。燃料储箱都是一些大圆筒，对这些大圆筒进行改装，再一个一个地接起来，就可以形成简易的月球轨道空间站。

　　第二种设想：设立“拉格朗日点”中转站。

　　这里先介绍一下拉格朗日点的概念。

　　地月空间存在的一种特殊的点。在这个点上地月两大天体的引力相互抵消，位于这一点上的物体可以相对保持平衡，如果给一个小的推力，就能使物体按推力方向运动，这种特殊的点是法国数学家和力学家拉格朗日发现的，因此称拉格朗日点。在地月系统中，理论上存在5个拉格朗日点，其中L1点位于距地球323110千米的位置上。

　　先将飞船发射到位于拉格朗日点的中转站，然后在这里加注在月球上生产的推进剂，与此同时，从月球上发射L1—月球往返运载器来接应飞船，将航天员或建设月球基地物资从中转站运送到月球。这样，飞船离开地球时就不再需要携带用于月面着陆和起飞返回的推进剂，也不需要携带登月舱，因此飞船的质量可大大减轻，地、月空间运输成本就可大大降低，由于月球没有大气，L1—月球往返运载器应是可重复使用的航天器。

　　第三种设想：太空电梯。

　　“太空电梯”的原理很简单，它的主要部件是缆索，将其一头固定在地球表面，另一头伸向太空，当缆索的重心位于地表3.6万千米的高度时，它所承受的地球引力和离心力达到平衡，缆索便会耸立空中而不倒，这个高度也就是地球同步轨道的高度；或者从距离地面3.6万千米的静止轨道卫星向地面垂下一条缆索，为了取得平衡，避免静止卫星因电梯太重被拉回地面，在卫星的上面还要架设另外一条缆索，上半部分的缆索悬浮在太空中，以缓解太空电梯承受的地球引力，这样，电缆的总长度将达到10万千米，为地球和月球距离的1/4。沿着这条缆索修建往返于地球和太空之间的电梯型飞船。

　　目前进入太空的主要运载工具是火箭，火箭要摆脱地球引力需要消耗大量燃料，无论是液体还是固体火箭，所携带的燃料都要占到火箭总重量的90%以上，并且多为一次性使用。然而“太空电梯”不需要动用大量燃料，且可重复使用，因此建成之后的运行费用很低，可用于向空间站运送入员和货物，然后再转运到月球。

　　现在的关键问题是如何制造这根10万千米的缆索。从理论上计算，制作这根缆索的材料强度必须达到钢铁的180倍之上，目前的技术尚无法实现。随着纳米技术的发展，科学家不断开发出质量轻、强度高的碳纳米管纤维材料，现有的此类纤维材料强度已经达到了所需强度的近1/4。另据报道，最近美国哥伦比亚大学两名华裔科学家李成古和魏小丁（音译）首次研究证实，石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高100倍。石墨是由无数只有碳原子厚度的“石墨烯”薄片压叠形成，“石墨烯”是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构。如果能找到将石墨转变成大片高质量石墨烯薄膜的方法，则太空电梯缆索的研制有望获得突破。

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