一種綜合式載人月球基地總體方案及建造規(guī)劃設(shè)想

果琳麗李志杰齊玢梁魯葉培建

（1中國(guó)空間技術(shù)研究院載人航天總體部，北京 100094）（2中國(guó)空間技術(shù)研究院，北京 100094）

0 引言

從1492年哥倫布懷揣夢(mèng)想與激情發(fā)現(xiàn)新大陸到1961年人類第一次遨游太空，人類對(duì)未知空間領(lǐng)域的探索從未停止過(guò)。正如齊奧爾卡夫斯基所說(shuō)：“地球是人類的搖籃，但終有一天人類會(huì)離開(kāi)這個(gè)搖籃，走向更遙遠(yuǎn)的深空……”

月球是距離地球最近的天體，是研究地球、地—月系和太陽(yáng)系起源與演化的重要對(duì)象，也是人類實(shí)現(xiàn)向外層空間拓展的理想基地，同時(shí)也是研究空間天文學(xué)、空間物理學(xué)、月球科學(xué)、地球與行星科學(xué)的理想場(chǎng)所。雖然人類在1969年實(shí)現(xiàn)了首次登月，但僅有幾次屈指可數(shù)的短暫停留，使得人類對(duì)月球的了解仍然非常有限。建造載人月球基地能夠加深人類對(duì)月球的理解和開(kāi)發(fā)利用，拓展人類文明在地球之外生存空間，同時(shí)也能作為人類進(jìn)入深空的“跳板”和中轉(zhuǎn)站，是人類實(shí)現(xiàn)移民外星球夢(mèng)想的第一步。

根據(jù)國(guó)際月球探測(cè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，在完成無(wú)人月球探測(cè)之后，將開(kāi)展載人月球探測(cè)和載人月球基地建設(shè)任務(wù)[1]。美國(guó)國(guó)家航空航天局早在2005年就已經(jīng)公布了建立載人月球基地的具體細(xì)節(jié)[2-3]，設(shè)想中包括分批發(fā)射小型載人登月艙、建設(shè)載人月球基地；或單次發(fā)射一個(gè)大型登月艙，由貨運(yùn)飛船送上月球作為初期載人月球基地。2009年，美國(guó)波音公司和ILC Dover公司分別設(shè)計(jì)出了各自的充氣式載人月球基地初步方案[4]。俄羅斯探月計(jì)劃設(shè)計(jì)者、科爾德什科研中心研究室主任維塔利·謝苗諾夫于2008年披露了俄羅斯未來(lái)的載人月球基地建設(shè)計(jì)劃，基地的主要功能是實(shí)現(xiàn)月球資源的深度開(kāi)發(fā)和利用，包括礦產(chǎn)、水冰資源提煉和利用等。歐洲空間局在2010年提出了在月球上利用3D打印技術(shù)建設(shè)半地下式載人月球基地的設(shè)想[4]，設(shè)想中的建筑材料來(lái)源于月球，為了驗(yàn)證這一設(shè)想，著名建筑公司Foster+Partners利用模擬的月球土壤建造了1.5t的載人月球基地建材模塊，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了建造式結(jié)構(gòu)設(shè)想的可行性。

本文主要對(duì)剛性、剛性+柔性和建造式三種典型載人月球基地結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了對(duì)比分析，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性地提出了一種綜合式載人月球基地方案，分析了系統(tǒng)組成、主要技術(shù)指標(biāo)、主要分系統(tǒng)方案，并對(duì)建造方案進(jìn)行了初步規(guī)劃。

1 載人月球基地總體方案

載人月球基地主要為登月航天員、工程和科學(xué)任務(wù)載荷提供資源保障，具有可維修和可擴(kuò)展性。載人月球基地包括執(zhí)行短期、中期和長(zhǎng)期月球任務(wù)的月球基地，其功能一般包括技術(shù)試驗(yàn)、資源利用、科學(xué)研究、通信中繼和深空中轉(zhuǎn)等[5]。

1.1 三種典型的載人月球基地總體方案

載人月球基地典型的方案包括剛性艙結(jié)構(gòu)、剛性+柔性結(jié)構(gòu)和建造式結(jié)構(gòu)等三種結(jié)構(gòu)方案，這三種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同月面任務(wù)時(shí)間的月球基地。

1.1.1 剛性艙結(jié)構(gòu)方案

如圖1所示的一種典型的剛性艙結(jié)構(gòu)月球基地，采用類似空間站的三艙結(jié)構(gòu)方案，由生活艙、實(shí)驗(yàn)艙和支持艙組成，各艙段之間工作相對(duì)獨(dú)立又互有聯(lián)系，可與其它艙段或者月球車相連，其丁字形布局確保每個(gè)艙段均有雙重出口，便于應(yīng)急救生和后續(xù)的基地規(guī)模擴(kuò)展。這種結(jié)構(gòu)的月球基地月球構(gòu)建過(guò)程比較簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟度較高。

1.1.2 剛性+柔性結(jié)構(gòu)方案

如圖2所示的一種剛性+柔性結(jié)構(gòu)載人月球基地方案，在保留剛性艙方案優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，為增加登月宇航員的規(guī)模，擴(kuò)大宇航員的艙內(nèi)活動(dòng)范圍，可更換或增加一個(gè)充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)的柔性艙艙段，由剛性艙負(fù)責(zé)整個(gè)月球基地的指揮控制，柔性艙段為航天員的生活試驗(yàn)區(qū)，體積較大，其中一端與剛性艙連接，另一端與剛性節(jié)點(diǎn)艙或者月球車連接，便于基地后續(xù)艙段拓展。

圖1 一種剛性艙結(jié)構(gòu)載人月球基地方案示意Fig.1 Imagination of rigidmodule scheme ofmanned lunar base

圖2 一種剛性+柔性結(jié)構(gòu)載人月球基地方案示意Fig.2 Imagination of rigid+inflatablemodule scheme ofmanned lunar base

1.1.3 建造式結(jié)構(gòu)方案

建造式結(jié)構(gòu)載人月球基地的主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)月球原位資源的利用。如圖3所示的一種建造式結(jié)構(gòu)載人月球基地，是在剛性艙結(jié)構(gòu)方案或剛性+柔性結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用3D打印技術(shù)將月壤打印成防護(hù)層，鋪設(shè)在剛性或柔性結(jié)構(gòu)艙的外表面，用于防護(hù)惡劣的月面輻射、高低溫空間環(huán)境及空間碎片撞擊等威脅，確?；亻L(zhǎng)期有效運(yùn)行。

圖3 一種建造式結(jié)構(gòu)載人月球基地方案示意Fig.3 Imagination of constructedmanned lunar base by using 3D printing technology

1.1.4 三種典型結(jié)構(gòu)月球基地方案對(duì)比分析

這三種典型結(jié)構(gòu)的載人月球基地的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 三種典型結(jié)構(gòu)載人月球基地的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析Tab.1 Advantages and disadvantages of differentmanned lunar bases

1.2 綜合式載人月球基地方案設(shè)想

通過(guò)對(duì)上述三種典型結(jié)構(gòu)載人月球基地總體方案的對(duì)比分析，本文創(chuàng)新性地提出一種綜合式載人月球基地方案，如圖4所示。綜合式載人月球基地由內(nèi)部主體、外部主體及活動(dòng)系統(tǒng)組成，該方案在剛性艙結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用月壤建造外部防護(hù)層結(jié)構(gòu)?；胤雷o(hù)層頂端設(shè)置植物密封艙，用于種植綠色植物，其密封結(jié)構(gòu)采用透明材料，便于月晝期間利用太陽(yáng)光?；馗浇胖靡凰覒?yīng)急救生飛船，方便基地的登月航天員應(yīng)急救生。綜合式載人月球基地采用人機(jī)聯(lián)合的設(shè)計(jì)原則，能夠?qū)崿F(xiàn)短期有人照料、長(zhǎng)期自主運(yùn)行。

圖4 一種綜合式載人月球基地方案示意Fig.4 Imagination of integratedmanned lunar base

1.2.1 內(nèi)部主體

如圖5所示，綜合式載人月球基地內(nèi)部主體采用類似空間站的三艙結(jié)構(gòu)形式，為解決月面不平整帶來(lái)的艙段間對(duì)接難度問(wèn)題，采用充氣式柔性結(jié)構(gòu)來(lái)負(fù)責(zé)艙段間的連接。內(nèi)部主體包括生活艙、實(shí)驗(yàn)艙及支持艙生活艙為乘員提供廚房和餐廳、臥室、健身房、衛(wèi)生間等生活區(qū)域；實(shí)驗(yàn)艙用于月面科學(xué)實(shí)驗(yàn)，包括生物再生式生命保障系統(tǒng)的植物培養(yǎng)裝置、動(dòng)物培養(yǎng)裝置；支持艙用于布置通信系統(tǒng)、主計(jì)算機(jī)、中央控制系統(tǒng)、后備能源系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)施。各艙段均有2個(gè)出口，與其它艙段或者月球車相連，便于登月航天員的應(yīng)急救生。

圖5 載人月球基地內(nèi)部主體構(gòu)型Fig.5 The innermain partof integratedmanned lunar base

1.2.2 外部主體

載人月球基地的外部主體包括防護(hù)層、植物密封艙和應(yīng)急救生系統(tǒng)。防護(hù)層利用月壤采用3D打印技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建，主要作用是防止月面惡劣的空間輻射、高低溫環(huán)境及空間碎片等對(duì)月球基地造成影響，保護(hù)登月航天員的工作和生活安全，以及月面科學(xué)儀器和設(shè)備的安全。植物密封艙放在外部主體結(jié)構(gòu)頂端，采用透明封閉材料，便于月晝期間充分利用太陽(yáng)光，根據(jù)登月宇航員人數(shù)規(guī)模種植大豆、花生、小麥等植物，減少地面對(duì)宇航員食品等物質(zhì)的補(bǔ)給供應(yīng)。應(yīng)急救生系統(tǒng)是在外部放置一艘應(yīng)急救生飛船，用于在基地受到災(zāi)難性破壞，無(wú)法繼續(xù)保障航天員生活的情況下，緊急從月面起飛，將航天員送回地面。應(yīng)急救生飛船需與月球基地主體結(jié)構(gòu)保持一定的安全距離。

1.2.3 活動(dòng)系統(tǒng)

載人月球基地活動(dòng)系統(tǒng)的主要功能是在月球表面運(yùn)送航天員和各類物資；為航天員遠(yuǎn)距離探測(cè)活動(dòng)提供月面移動(dòng)以及一定程度的通訊、導(dǎo)航和生命保障；為載人月球基地的建設(shè)、維護(hù)和生產(chǎn)活動(dòng)提供支持。

月面移動(dòng)設(shè)備由各類月球車以及月球機(jī)器人組成。其中月球車主要由航天員進(jìn)行直接或遙控駕駛，執(zhí)行人員運(yùn)輸和貨物運(yùn)輸任務(wù)；月球機(jī)器人主要是在地球、載人月球基地以及現(xiàn)場(chǎng)航天員的遙控下或自主控制下進(jìn)行工程建造、探測(cè)、生產(chǎn)和設(shè)備檢測(cè)維護(hù)等任務(wù)。圖6所示為一種輪腿式結(jié)構(gòu)的載人月面基地月面機(jī)器人，主要用于月球基地剛性艙的搬運(yùn)和維護(hù)。

1.2.4 主要技術(shù)指標(biāo)

參照國(guó)外初期載人月球基地的規(guī)模設(shè)計(jì)及人員分工[6-9]（美國(guó)傾向于6人，俄羅斯傾向于4人，任務(wù)周期為6個(gè)月左右），本文提出的綜合式載人月球基地按6人規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括3名航天員，2名地質(zhì)專家和1名醫(yī)護(hù)專家，單次任務(wù)周期為3個(gè)月以上?？紤]載人月球基地設(shè)備壽命周期問(wèn)題，設(shè)定初期載人月球基地的最低壽命周期為8年左右。

綜上所述，建設(shè)完成的初期綜合式載人月球基地的主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足：

1）航天員額定人數(shù)為6人；

2）航天員月面單次任務(wù)月面駐留時(shí)間≥3個(gè)月；

3）月球基地壽命≥8年；

4）能源≥180kW，采用核反應(yīng)堆+太陽(yáng)電池陣+再生燃料電池方案；

圖6 一種輪腿式結(jié)構(gòu)載人月球基地月面機(jī)器人Fig.6 One type of lunar robot in manned lunar base

5）生命保障方式以物化再生式環(huán)控生保方式為基礎(chǔ)，輔以小規(guī)模的生物再生式生保系統(tǒng)。

2 載人月球基地關(guān)鍵技術(shù)

2.1 月球基地選址技術(shù)

載人月球基地選址是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)選擇過(guò)程，有許多因素需要考慮，如戰(zhàn)略意義、科學(xué)目標(biāo)、工程能力約束和資源利用等[5]。為此，需要確定載人月球基地的選址原則，并對(duì)備選區(qū)的主要約束條件開(kāi)展分析，建立一套選址綜合評(píng)價(jià)體系。月球極區(qū)可以獲得長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)日照，為載人月球基地利用太陽(yáng)能發(fā)電提供便利條件[10]；月球赤道區(qū)域附近的月海區(qū)有豐富的礦產(chǎn)資源[11]，為載人月球基地的月球資源開(kāi)發(fā)提供了便利條件；月球正面月海地區(qū)和大型撞擊坑的外側(cè)最大坡度約17°，一般在0°～10°，地勢(shì)較為平坦，為載人月球基地的構(gòu)建提供了便利條件[12]。由此可見(jiàn)，月球極區(qū)、月球赤道區(qū)域和月球正面均有突出的特點(diǎn)和理由作為選址區(qū)。結(jié)合國(guó)內(nèi)外無(wú)人月球探測(cè)工程、載人登月工程選址點(diǎn)的分布情況，可初選月球正面的虹灣、月球赤道的馬留斯地區(qū)和南極Cabeus撞擊坑作為載人月球基地的備選選址區(qū)域。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和構(gòu)建技術(shù)

本文提出的綜合式載人月球基地方案，其內(nèi)部主體為剛性艙，艙段間采用柔性連接的方式，外部主體采用建造式結(jié)構(gòu)。具體建造過(guò)程如下：

1）剛性艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及構(gòu)建。剛性艙結(jié)構(gòu)需要在地球上加工、制造、組裝后通過(guò)地月運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)送到月球表面。剛性艙段通常由金屬材料制成，根據(jù)航天員人數(shù)、技術(shù)試驗(yàn)內(nèi)容等確定剛性艙總體規(guī)模。

2）實(shí)現(xiàn)艙段間柔性連接。與艙段之間的剛性通道連接方式相比，充氣式柔性連接結(jié)構(gòu)的一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)是可以補(bǔ)償兩個(gè)艙段的對(duì)接偏差，這在高低起伏的月球表面上進(jìn)行兩個(gè)艙段的對(duì)接是非常重要的。

充氣式連接通道是由柔性復(fù)合材料構(gòu)建的一種圓柱形機(jī)構(gòu)，兩端連接剛性艙門(mén)，可以與基地艙段的一端進(jìn)行氣密連接。發(fā)射前可以將該機(jī)構(gòu)折疊壓縮成很小的體積，并將其一端與一個(gè)基地艙段相連。當(dāng)兩個(gè)基地艙段到達(dá)月球指定位置后，通過(guò)充氣系統(tǒng)使其緩慢展開(kāi)，并與另外一個(gè)艙段的一端進(jìn)行對(duì)接。當(dāng)完全對(duì)接完畢并充入一定內(nèi)壓后，便可以打開(kāi)艙門(mén)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)艙段的連接。

3）利用3D打印機(jī)構(gòu)建基地外部防護(hù)層。在3D打印技術(shù)成熟、且驗(yàn)證可利用月壤作為原材料條件下，利用3D打印機(jī)進(jìn)行防護(hù)層構(gòu)建，完成載人月球基地建設(shè)。

2.3 空間輻射防護(hù)技術(shù)

月球探測(cè)活動(dòng)期間，航天員必然暴露于空間輻射源，且遠(yuǎn)離地球，沒(méi)有地球磁場(chǎng)保護(hù)，為降低空間輻射給航天員和設(shè)備帶來(lái)的健康危害[13]，需要采取一定的輻射防護(hù)措施。除了外部采用月壤防護(hù)層外，內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以效仿國(guó)際空間站上利用“水墻”做掩體，太陽(yáng)質(zhì)子事件爆發(fā)時(shí)，航天員躲到水墻的背陽(yáng)面，可得到很好的輻射屏蔽保護(hù)[14]。后續(xù)需要在輻射分析的基礎(chǔ)上，確定需要增設(shè)“水墻”的薄弱部位，并確定“水墻”的結(jié)構(gòu)形式?！八畨Α痹O(shè)置如圖7所示。

圖7 載人月球基地“水墻”設(shè)置示意Fig.7 The “waterwall”protection shield ofmanned lunar base

2.4 熱管理技術(shù)

載人月球基地?zé)峁芾硎菍?duì)載人月球基地有關(guān)的熱環(huán)境和子系統(tǒng)的熱量進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)節(jié)、分配和利用。

1）被動(dòng)熱控技術(shù)。載人月球基地中暴露于太空的部位可以考慮使用熱控涂層或包裹光學(xué)熱控材料和多層隔熱材料對(duì)其進(jìn)行被動(dòng)熱管理，同時(shí)可以根據(jù)需要在基地外設(shè)置若干輻射散熱器裝置。另外，在月夜低溫期間，外部輻射散熱器熱控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)載人月球基地的熱量散失的抑制，可以將主要部件輻射器收起，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基地的保溫。

載人月球基地艙段間柔性連接部分應(yīng)盡量采用自身具有隔熱性能的材料，并在其暴露于太空的部分涂覆熱控涂層，在艙內(nèi)柔性連接部分應(yīng)采取密封保溫材料，并在保溫材料外層實(shí)施防水汽的涂層，防止柔性連接處水汽凝結(jié)而造成腐蝕。

2）主動(dòng)熱控技術(shù)。在月晝時(shí)，由于月表溫度會(huì)接近甚至超過(guò)輻射散熱器的溫度，載人月球基地的低溫?zé)彷d荷散熱將會(huì)面臨巨大的挑戰(zhàn)，此時(shí)對(duì)熱量的排散需考慮使用熱泵來(lái)滿足需求。由此可以看出，載人月球基地主動(dòng)熱控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)受總的散熱需求和熱環(huán)境的影響很大。

2.5 能源技術(shù)

載人月球基地設(shè)想采用太陽(yáng)能/核能+再生燃料電池聯(lián)合供電的方式。通過(guò)電源控制系統(tǒng)輸出穩(wěn)定的母線電壓，并對(duì)電壓進(jìn)行變換，輸出載人月球基地負(fù)載所需的各類電壓，如圖8所示，能源方案中包括太陽(yáng)能、核能提供電能，和利用水完成可再生燃料電池的能量循環(huán)。太陽(yáng)能供電方案與核能供電方案是整個(gè)能源方案中的關(guān)鍵。而太陽(yáng)能供電方案中又包括大型輕質(zhì)太陽(yáng)能電池陣供電方案與空間太陽(yáng)能電站供電方案[15]。

圖8 載人月球基地能源方案Fig.8 Power supply system of integratedmanned lunar base

2.6 通信與導(dǎo)航技術(shù)

載人月球基地通信與導(dǎo)航系統(tǒng)采用星座系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，即用較少數(shù)量的衛(wèi)星來(lái)為載人月球基地提供非連續(xù)的覆蓋[5]，采用多普勒或測(cè)距的跟蹤定位方法設(shè)計(jì)月球衛(wèi)星的軌道，從而保證載人月球基地在任何時(shí)刻至少能跟蹤1顆通信導(dǎo)航衛(wèi)星。通信與導(dǎo)航系統(tǒng)采用月球中繼衛(wèi)星的方式，設(shè)計(jì)一條環(huán)月極軌道，軌道上分布4顆通信與導(dǎo)航衛(wèi)星，如圖9所示，月軌和月面可基于月球中繼衛(wèi)星導(dǎo)航采用多普勒測(cè)量和偽碼測(cè)量相結(jié)合的方式。

2.7 生命保障技術(shù)

載人月球基地生物再生生命保障技術(shù)主要包括微生物廢物處理、植物栽培以及動(dòng)物蛋白生產(chǎn)等方面。

1）微生物廢物處理。微生物是生物再生式生保系統(tǒng)中不可缺少的物種，它的特點(diǎn)是個(gè)體小、繁殖快、易培養(yǎng)、代謝功能強(qiáng)，能夠有效地將人體或動(dòng)物排出的廢物或其它非生物轉(zhuǎn)化成需要的食品和氧氣。

圖9 一條環(huán)月極軌道4星布局導(dǎo)航星座方案Fig.9 The proposed lunar relay satellites scheme ofmanned lunar base

2）植物栽培。通過(guò)分析植物生長(zhǎng)特性，包括生長(zhǎng)周期、單位面積產(chǎn)量、氧及二氧化碳循環(huán)量、營(yíng)養(yǎng)液消耗以及光照消耗等，確定植物種植的批次、面積、能耗等，最終設(shè)計(jì)相應(yīng)的系統(tǒng)方案。同時(shí)，植物種植系統(tǒng)氧氣及二氧化碳在整個(gè)環(huán)控生保系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一管理。

3）動(dòng)物蛋白生產(chǎn)。通過(guò)分析動(dòng)物生長(zhǎng)特性，包括生長(zhǎng)周期、單位面積產(chǎn)量、氧及二氧化碳循環(huán)量、飼料消耗、廢物產(chǎn)量等，確定動(dòng)物飼養(yǎng)的批次、面積、能耗等，最終設(shè)計(jì)相應(yīng)的系統(tǒng)方案。同時(shí)，動(dòng)物飼養(yǎng)系統(tǒng)氧氣及二氧化碳在整個(gè)環(huán)控生保系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一管理。

對(duì)于載人月球基地任務(wù)而言，更為合理可靠的方式是在物化再生式生保系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)載人月球基地生物再生式生保系統(tǒng)。在載人月球基地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，通過(guò)積累的生物再生式生保系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，建立完善的生物再生式生保系統(tǒng)。

2.8 應(yīng)急救生技術(shù)

載人月球基地的首要要求是確?；厝藛T的安全，應(yīng)急救生設(shè)計(jì)如圖10所示。設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮的因素包括如下三點(diǎn)：

圖10 載人月球基地應(yīng)急救生示意Fig.10 Emergency rescue design ofmanned lunar base

1）各艙段間的安全備份。載人月球基地生活艙與實(shí)驗(yàn)艙、支持艙相連，三艙均設(shè)置有能源、環(huán)控和熱控系統(tǒng)，一旦某個(gè)艙段出現(xiàn)險(xiǎn)情，其余艙段可作為備份使用。支持艙靠近生活艙的一端設(shè)置有應(yīng)急區(qū)域，可作為一個(gè)小型的生活艙使用。

2）各艙段安全出口數(shù)量。每個(gè)艙段均設(shè)置了3個(gè)出艙口，除了用于基地?cái)U(kuò)展外，還保證了每個(gè)艙段都具備兩個(gè)以上的安全出口，最大限度地保證了航天員的安全。

3）具備應(yīng)急返回地球的能力。若整個(gè)載人月球基地出現(xiàn)險(xiǎn)情，航天員利用停靠在安全出口的加壓月球車駛離載人月球基地，前往起飛/著陸場(chǎng)，乘坐載人飛船直接返回地球。

3 載人月球基地建造規(guī)劃設(shè)想

綜合式載人月球基地的構(gòu)建設(shè)想由以下3個(gè)步驟組成：

1）基地構(gòu)建準(zhǔn)備。通過(guò)前期無(wú)人探測(cè)及載人登月探測(cè)，綜合分析載人月球基地科學(xué)目標(biāo)及選址約束，確定最優(yōu)選址點(diǎn)。之后將月面工程機(jī)械設(shè)備送上月球，建立初步的能源系統(tǒng)，開(kāi)展月面平整和硬化處理等工作。

2）進(jìn)行載人月球基地內(nèi)部主體構(gòu)建。依次將生活艙、支持艙和實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射到月面，移動(dòng)式月面著陸器將承載各個(gè)艙段到載人月球基地站址，并由月面工程機(jī)械設(shè)備完成卸載和組裝。

3）進(jìn)行載人月球基地外部主體構(gòu)建。將3D打印機(jī)、科學(xué)試驗(yàn)載荷等發(fā)射至基地，實(shí)現(xiàn)外部防護(hù)層構(gòu)建。

載人月球基地建造規(guī)劃如圖11所示。

圖11 載人月球基地構(gòu)建規(guī)劃示意Fig.11 Construction layoutof integratedmanned lunar base

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，載人月球基地工程將是繼無(wú)人月球探測(cè)、空間站及載人同時(shí)登月工程之后的又一重大航天科技工程。實(shí)施載人月球基地工程可以充分繼承前三大工程的技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)可牽引新一批重大關(guān)鍵技術(shù)。

載人月球基地的建設(shè)毫無(wú)疑問(wèn)是個(gè)復(fù)雜龐大的工程項(xiàng)目，對(duì)任何國(guó)家來(lái)說(shuō)，獨(dú)立完成都是比較困難，因此，國(guó)際合作是必然趨勢(shì)，把各國(guó)的優(yōu)勢(shì)技術(shù)和產(chǎn)品資源整合起來(lái)，可以減少不必要的浪費(fèi)。國(guó)外航天強(qiáng)國(guó)在未來(lái)的戰(zhàn)略規(guī)劃中都明確了載人深空探測(cè)的國(guó)際合作是一個(gè)重要方面?！耙园l(fā)展科技為目標(biāo)、以造福全人類為宗旨”已逐漸成為全人類的共識(shí)，也是未來(lái)深空探測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。在這種國(guó)際環(huán)境的大背景下，積極探討載人月球基地項(xiàng)目開(kāi)展國(guó)際合作的可能性，對(duì)于拓寬載人月球基地的建設(shè)思路具有重要作用。

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