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月球火山熔岩管道——未来月球上的地下潜在栖息地

分类:公司新闻 作者: 来源: 发布:2019-08-07 14:36
  

美国国家航空航天局官员和太空探索倡导者表示,让人类重返凤凰国际月球(这一次还要留在月球上)——将需要开发月球的资源。

月球上最重要的资源,就是水冰(至少在短期来说是最重要的),被永久阴影笼罩的极地火山口地面有着大量水冰,科学家们认为这些“冷阱”中的水冰状态稳定,而且能够被开采。

但月球上可能还有其他地方可以为科学家们提供大量科学数据,以及维持人类月球基地所需的资源。

月球坑

研究人员已经确定了月球上的许多个“坑”,这些坑很可能是火山熔岩管道留下来的“天窗”——这些天然地质坑口可以通往曾经充满熔岩的地下隧道。

美国国家航空航天局首席科学家吉姆·格林(Jim Green)说,如果天窗真的能提供进入熔岩管的通道,那么天窗可能会改变人类月球探索的局面。月球表面会受到辐射的轰击,并经历极端温度,一个月球日大约持续29个地球日,这意味着月球表面要经历连续两周的白昼,然后是两周的黑暗,而月球地表下的熔岩管道则受到了天然的保护。

连接道路?

格林说:“月球为我们准备了许多惊喜。”

“我们需要到里面去,”他补充道,他指的是月球上的天窗,“我们需要实地确认一下,或许这些天窗里有很多水呢?我们也说不准,我们在月球上到处都能找到这种天窗。”

有熔岩管道网络就意味着有受到保护的走廊,这些走廊里面没有温度波动,强烈辐射和危险的流星,它们也许能够为未来的月球探险者提供更大的栖息地。

格林说:“我们实际上可以在里面建造相连的道路。对我们来说,那可能是一个全新的世界。这绝对是另一个可以改变月球探索局面的因素。”

需要更多的数据

地外文明搜寻研究所的行星科学家帕斯卡尔·李(Pascal Lee)说:“我们目前还没有足够的信息来确定月球上的天窗是否就代表着一条相互连通的地下通道。”他也是火星研究所的主席,以及加州山景城NASA艾姆斯研究中心的NASA Haughton 火星项目的主任。

“首先,月球上的坑并不一定都是熔岩管道天窗,”李说,其中一些可能与孤立的地下洞穴有关。

他补充说:“其次,并不是某个地区的所有熔岩管都应该相互连接,有些熔岩管可能在不同的时间段形成,有些可能在不同的地下深度流动。”

走廊迷宫?

李还说,虽然地球上的一些熔岩管有着光滑的墙壁和地面,但大多数熔岩管都有着非常粗糙的表面,地面上也堆积着许多碎片。

李说:“我们不知道月球上的熔岩管有多粗糙,但地下道路这个术语听起来似乎很乐观。不管怎样,在我看来,月球天窗之所以这么有研究价值,不是因为它们会通向一个错综复杂的地下通道(虽然确实是很有趣),而是这些天窗可以让我们进入一个与月球表面完全不同的环境(无论月球地下环境如何)。”

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月球上的地下熔岩管可能是建立未来月球居住区的好地方。这张照片显示的是地球上的熔岩管。(图片来源:普渡大学)

毕竟,月球上的任何地下空洞都能提供防护——防止温度波动、太空辐射、微陨石撞击以及航天器活动造成的喷砂。

集水

李最感兴趣的是最近在月球北极附近菲洛劳斯陨石坑中发现的准天窗。

他说:“它们可能是与熔岩管网络相连的天窗,这些熔岩管并不是由火山熔岩流造成的,而是由撞击造成的熔岩形成的,临时的熔融岩石池受到了陨石的撞击(这次撞击形成了菲洛劳斯陨石坑)。”

有趣的是,李说,在菲洛劳斯陨石坑内部的这个准天窗纬度非常高,阳光永远都照不进下面的洞穴。

李说:“这些地方将永远处于黑暗之中,而且非常寒冷,冰可能会被困在其中,就像月球两极的永久阴影区域一样。”

因此,在月球上探索高纬度地区的坑可能会为我们在月球寻找水源提供额外的机会,李说。

重要数据

与此同时,研究人员已经开始评估月球地下栖息地的可行性。

普渡大学莱尔斯土木工程学院博士后研究员安娜希塔·莫迪亚萨利(Anahita Modiriasari)和她的同事一直在评估月球图像,并将其重建为一个3D模型,以评估熔岩管道是否可能成为人类在月球上的栖息地。这是一个月球车或无人机就可能在月球表面完成的任务。

这项工作是普渡大学弹性地外栖息地(RETH)项目的一部分,该项目旨在调查未来人类在月球或火星上的栖息地的价值。

莫迪亚萨利:“所有收集到的数据都是至关重要的,我们正在用它来为熔岩管道建立一个先进的模型,模型包括熔岩管的大小、强度和结构稳定性。”例如,地震活动期间熔岩管道到会发生什么,月球受到陨石撞击之后这些熔岩管道又会发生什么。

机器人技术

在另一个项目中,美国国家航空航天局创新先进概念(NIAC)项目最近向一些研究人员授予了一份第三阶段的合同,这些研究人员正在开发机器人技术以探索月球坑。

“天窗”概念任务由卡内基梅隆大学的威廉·惠特克(William Whittaker)领导。NIAC奖将帮助惠特克和他的团队完善探索和模拟月球坑的方法。这样做将需要快速、自主的小型移动机器人,这些活动将需要在一个白天月球日里完成重要的探索。

惠特克表示,未来是一定会进入月球地下进行探索的,但首先,有一些关于月球坑的问题必须要先从月球表面得到答案,月球坑边缘的通航能力如何?月球坑有洞吗?有垂绳下降路线吗?月球坑的形态是怎样的?

惠特克说,具体来说,这种类型的任务将会先创建并回传第一个高分辨率、具有科学质量的巨大行星坑3D模型。

“这项(天窗)计划会使这项技术变得更加成熟,以及对这项技术进行转型,这些技术创新包括自主勘探、现场三维建模、快速远距离活动机器人和其他综合手段,以实现在一周内完成任务的目标,”惠特克说。

熔岩管道探测的未解之谜并不只受到技术问题的制约。与月球资源利用和定居月球的所有方面一样,空间法问题也迫在眉睫。

密西西比大学空间法荣誉教授、《空间法杂志》荣誉主编Joanne Gabrynowicz说:“任何实体都不得通过使用、占领或任何其他方式来对令人兴奋的潜在研究领域宣示主权。”

“挖掘走廊和修建道路等行为会很容易被解读为以使用或其他方式宣示主权。这是《外层空间条约》所禁止的。美国和所有航天国家都参与了这项条约。一个高科学价值地点的用途以及使用权限将需要一项国际协议。”

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