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美国首次认真考虑在月球上培育经济的重要性。NASA目前正在进行阿尔忒弥斯计划的开发,将人类送往月球。在这个计划的框架下,NASA试图创建一个月球经济体系,这个体系不仅仅依赖于NASA这样的太空机构作为唯一的客户,而是希望吸引更多的参与者,包括私营企业等。这样的经济体系将为月球探索和开发提供更多的资金和资源,有助于推动人类在月球上的持续活动和发展。
说起来容易做起来难。要让月球经济蓬勃发展,需要满足一系列条件:首先,必须有可出售的东西,这可能包括月球上的资源、适合科学研究的特殊环境、低重力制造、旅游业等等。其次,必须有可靠的月球运输系统,以便将人员和货物运送到月球并返回地球。最后,还需要一系列服务,例如为在月球表面工作的机器和人提供电力和通信支持。总之,要实现这些目标是一项艰巨的任务,需要克服许多技术、工程和经济上的挑战。
月球极地的永久阴影坑是一个备受关注的区域,这里可能隐藏着资源。
最近几个月,美国国防高级研究计划局(DARPA)参与了这个计划并提供了协助。该机构一直是新兴技术的主要支持者,并且在这方面取得了成功的案例。例如,DARPA是首个购买并支持SpaceX公司猎鹰一号火箭首次发射的机构。去年,DARPA启动了一个名为LunA-10的研究项目,旨在探索如何在2035年之前最好地促进月球经济的繁荣。这表明了美国国防部对开发月球经济的兴趣,并希望通过DARPA的参与来加速相关技术的发展和应用。
去年12月,DARPA宣布正在与14家不同的公司,包括诺格(Northrop Grumman)和SpaceX在内,合作进行LunA-10项目。除了太空公司外,还有一些非太空公司,如诺基亚,也参与了合作。这些公司正在评估如何在月球上建立诸如电力和通信等服务,并计划在6月前提交最终报告。
然而,事情进展得比预期的要快。本月初,根据前几个月才开始的这些研究所得到的经验,DARPA项目经理迈克尔·纳亚克发表了一篇论文。“基于LunA-10研究进行的技术工作和开发,我已经确定了六个假设。如果技术上取得了革命性的改进,我评估到一个直接加速发展月球经济的领域是可能的,” Nayak在论文中说道。
Nayak在论文中表示:“基于LunA-10研究进行的技术工作和开发,我已经确定了六个假设。如果技术上取得了革命性的改进,可能会直接加速月球经济的实现。”
上周四,根据Nayak在论文中阐述的想法,DARPA发布了一份关于可扩展月球探索和商业的技术能力的“信息请求”。该联邦征求意见书(federal solicitation)引人入胜,并表明Nayak和DARPA已经深思熟虑。
以下是对联邦征求意见书中提及的六个感兴趣领域的总结:
月球的昼夜循环意味着月球表面大部分区域在黑暗中持续14天,在光照下持续14天。这种极端的温度变化给月球表面带来了挑战。为了解决这个问题,可以建立一个类似于摩天大楼中的暖通空调系统的热力中枢,为在月球上进行活动的人们提供供暖和制冷服务,使其不必自行携带供暖和制冷设备。论文中提到:“在这种新的模式中,用户只需携带最少量的供热和供冷设备到月球上,接入热力中枢系统,并按照每千瓦时的美元计费支付所产生或排放的热量,类似地球上的电力公用事业,成为月球经济的基础性推动因素。”
了解月球上实际存在的资源非常重要。科学家相当有信心认为,月球极地存在水和氧气。但除此之外还有什么呢?而且,在月球表面下3到10米的范围内还有什么样的资源?为了实现这一目标,DARPA正在寻找一到三颗卫星,可以从距离月球表面15公里的极低高度对月球进行勘探和测量。
该领域探讨了在月球表面制造大型(定义为>400毫米)硅晶圆的可行性信息。在月球环境中制造硅晶圆可能具有温度、压力和重力上的优势,适用于超级计算。这也可能与计划用于处理月球富含土壤的工业设施具有一定的共性。征求意见书中指出:“硅晶体生长的温度为1425摄氏度,这大约是多个ISRU试验工厂打算运行的温度,例如从月壤中进行碳热还原制氧。”
微生物执行许多基本功能,如循环利用、食品和药品生产、采矿等过程。月球经济目标是将当地材料,如月球岩屑,与生物技术相结合,以创建结构、工业燃料或润滑剂。其中一个目的是在月球上生活和制造所需资源的生产和回收方面实现循环闭合。
月球上似乎存在大量的有价值元素,包括铀和钍,但存储量相对较低,如百万分之几。DARPA正在寻求关于如何在月球低重力环境中处理大量月壤的想法。该机构发布“寻求有关新型采矿方法和/或系统设计”的信息,计划通过大幅增加月壤(无论是月球还是小行星的)的处理量、利益和精炼程度,提取存在于<100 ppm丰度范围内的元素。”
由于月球上的活动可能主要集中在几个资源丰富的区域,因此在短期内可能不需要真正的全球定位系统。那么,月球表面的位置、导航和定时系统应该是什么样的呢?在DARPA正在寻找的支持技术中,包括“在月球上生成、维护和共享定时信号的非常低功率解决方案,独立于来自地球的信号”。
尽管这是一个雄心勃勃的计划,但值得注意的是,DARPA的征求意见只是一种“请求”,意味着他们希望获取更多信息。联邦机构不提供任何资金来支持各行业准备的答复,并且这个请求也不会限制联邦政府未来的行动。
然而很明显,拥有每年40亿美元预算的DARPA对月球商业活动非常感兴趣。以上列出的这几个领域是确保人类在月球上持续存在的重要前提条件。因此,如果美国公司能够提出创新的解决方案来解决这些技术问题,联邦资金很可能会可用,美国可能会朝着开发月球迈出一些有意义的步伐。
埃里克·白尔杰(Eric Berger),美国记者和气象学家,任 Ars Technica 新闻网站的高级太空编辑,涉及天文学、商业太空领域、以及NASA政策的各种内容。也是《Liftoff》一书的作者,该书讲述了关于SpaceX公司的崛起。
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