长期月球任务安全取决于坚固的基础设施

未来月球作为人类探险者的长期避风港是可以实现的，但必须克服诸如建造发射和着陆设施、应对月震和发展可持续基础设施等重大挑战。

7 月 23 日，月球表面创新联盟在马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室 (APL) 举办了发射和着陆设施研讨会。来自 NASA、工业界和学术界的专家参加了此次研讨会，共同致力于让人类在月球上长久存在。

“着陆和发射是极其复杂的任务，也是任何月球表面探索活动的转折点，”APL 的 Sarah Hasnain 告诉SpaceNews，她是该联盟的月球挖掘和建设联合负责人。 “我们在月球上的可持续未来始于重新访问场地并重复使用那里的基础设施和资产的能力。”

哈斯奈恩表示，研讨会强调了“从一开始就确保系统安全性和可持续性”所需的跨学科决策和技术要求。

一些挑战，例如如何制造月球发射和着陆设施，已经引发了大量的研究和测试。其他概念，例如机器人建造或开发在恶劣的月球条件下工作的挖掘工具，已由 NASA 通过小型企业研究资助进行研究。

“我不认为月球发射和着陆设施的发展存在任何阻碍，”位于加利福尼亚州洛杉矶的月球挖掘和建设初创公司 Cislune 的负责人埃里克·弗兰克斯 (Erik Franks) 说。

Cislune 曾获得过多个 NASA 研究奖项，该公司开发了一种微波烧结工艺，可以将月球风化层转化为各种结构，包括着陆和发射台、栖息地和防护屏障。烧结包括加热材料，直到它们部分熔化并融合在一起，形成固体。这种技术允许使用当地材料建造耐用的结构，从而减少从地球运输建筑材料的需要。

弗兰克斯表示，NASA 有很大机会在 Artemis 3 任务（该计划首次载人登月）之前利用 SPACEX 的 Starship 载人着陆系统进行无人试运行。他说，这次飞行可以在月球表面部署用于测试的有效载荷。

弗兰克斯说：“持续的资金投入和对基础设施建设的优先考虑将有助于使着陆设施成为现实。”

需求：坚固的结构

洛杉矶 Ethos Space Resources 的资深月球地质学家凯文·坎农 (Kevin Cannon) 表示，任何常规的月球着陆器交通都需要坚固的结构。他指出， 2023 年 4 月，星际飞船的综合飞行测试 1 号发射时发射台受损。

坎农说，不需要太多的想象力就能想象，如果星际飞船或蓝色起源的蓝色月球着陆器试图降落在未准备好的月球表面，就会在地面上炸出巨大的陨石坑。

坎农说：“固体着陆垫需要融入阿尔忒弥斯计划，而现有的很多想法，比如在地面铺设瓷砖或在风化层上喷洒聚合物，都根本行不通。”

爆炸效果

佛罗里达州杰克逊维尔Redwire公司材料科学部经理帕特里克·弗劳尔斯 (Patrick Flowers) 也持有类似的观点。

去年，该公司因“梅森”计划（利用月球风化层制造基础设施）获得了美国宇航局 1290 万美元的奖励。梅森计划包括一套技术，用于对当地月球资源进行分级、压实和烧结，以建造着陆台、道路和地基。

弗劳尔斯告诉联盟的参与者，登月平台必须防止和控制火箭爆炸效应，避免其击中和污染附近重要的月球硬件。

什么在发抖？

加利福尼亚州旧金山建筑和结构工程公司 Skidmore, Owings & Merrill 的设计师 Nerma Caluk 表示，在月球上建设居住区和着陆台的开局可能会不太顺利，因为任何月球基础设施都面临着“月震”的额外挑战。

卡卢克表示，已经在月球上探测到的地震事件表明，如果月震震中靠近人类居住区，可能会因疲劳而产生裂缝，从而损坏着陆台、土堤、高塔、栖息地、设备掩体和其他建筑物。

卡卢克说：“为了正确设计这种横向载荷，需要获取实际大本营所在地（这里指的是月球南极）的地震活动数据。”

卡卢克警告说，由于阿波罗任务的地震仪是设置在月球赤道附近，因此目前还没有这些数据。

卡卢克告诉《太空新闻》： “一旦未来的月球地震仪获得更多数据，传统陆地结构抗震设计的应用可能需要采用不同的方法。”

正在制定的指导方针

应对月震的初步考虑正在被纳入月球基础设施工程、设计、分析和建设（LIEDAC）指南中。

康涅狄格大学工程学教授 Ramesh Malla 告诉SpaceNews，这些初步指导方针对于在月球上成功建立人类居住地、太阳能发电和配电设施、发射和着陆平台、采矿设施和通信设施以及道路至关重要。 Malla 正在领导美国土木工程师学会的 LIEDAC 活动。

马拉说：“由于土木工程师自人类文明开始以来就一直以这样或那样的形式从事同样的工作，包括在恶劣和充满挑战的环境中，他们应该也将在规划、设计、分析和建设月球基础设施方面发挥关键作用。”

马拉表示，这些指导方针将重点关注实际工程需求，重点关注必要材料、环境影响、岩土和基础工程、结构设计和分析以及建筑等关键领域。目标是为月球上的短期、中期和长期任务和行动提供指导。

马拉表示，未来的月球工作面临着全新的挑战，“因为目前还没有像地球上那样设计和建造月球基础设施的指导方针或规范。”