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对话郭金虎:月壤能不能种菜?空间站里生物钟怎么变?聊聊空间环境里的生命故事
最后更新: 2024-06-04 15:15:05嫦娥六号已完成人类首次月球背面的月壤取样。这是嫦娥六号最受公众关注的任务,月壤研究有多重要?能为将来的国际月球科研站,提供“种菜”的资源吗?
同时,我国还有三位航天员叶光富、李聪、李广苏在“天宫”空间站工作,5月28日,神舟十八号航天员乘组完成了第一次出舱活动。不同于地面,轨道上的空间站处于失重环境之中,从2021年6月至今,我国也已积累了一些在太空长期生活的经验。地面和空间站的生活有哪些差异?失重环境对航天员的身体健康有着怎样的影响?航天医学的发展能以什么样的形式造福地面?
对于这一系列问题,观察者网与研究空间环境里生物节律的学者、《走出地球的生命》一书作者、中山大学生命科学学院郭金虎教授进行了对话。
观察者网:自嫦娥五号带回月球土壤以来,网友们常常调侃要在月球上“种菜”,这次嫦娥六号将采集更多月球土壤。开发月球土壤真的可能吗?
郭金虎:月球土壤跟地球土壤差别很大。我在书《走出地球的生命》中写到过一点。地球土壤是在大气、水和生物共同作用下产生的,土壤中含有有机质、无机质和水,也含有很多微生物。月球没有大气,月表直接暴露在太阳辐射和微陨石的轰击之下,月壤不含有机质,极度缺水干燥,形成过程没有生物活动参与,组成月壤的矿物粉末基本是由陨石撞击破碎形成的。因此,想用地球土壤“冒充”月壤,几乎是不可能的。
阿波罗登月计划的6次任务,一共从月球正面的6个不同地点采集了月壤样品并带回。苏联的三次“月球号”任务采回300克左右的月壤样品;中国“嫦娥五号”带回1731克月壤样品。科学家们对月球土壤做过一些实验,结果是,月壤无法直接用于栽种,但是如果把月壤作为补充的营养物添加到地球土壤里,则会起到促进植物生长的作用。在含月壤成分的培养基上培育的甘蓝、藻类、蕨类和苔藓等植物表现出了更为旺盛的生长活力。当然,月壤是不是真的能用于“种菜”,还有待更多的实验。
嫦娥六号拍摄的月球背面影像(微信公众号“中国的航天”)
月球上含有丰富的氦-3,可以用在未来的核聚变技术上,与核裂变相比,核聚变技术具有清洁、高效的形势。月球氦-3的存量是地球的200万倍,这可能是目前在开发月球资源方面最为吸引人的地方。但是,月球上的氦-3多数都包裹在钛铁矿里,需要高温才能熔出,所以提炼过程需要消耗很多的能量。如果能克服这一难题,那么开发月球资源就又可以朝前迈进一大步。接下来,就需要考虑如何把能源传输到地球的难题了。但这一领域不是我的研究方向,我对这方面的了解不是很多。
观察者网:在今年的中国航天日上,中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁表示,国际月球科研站计划在2035年前建成基本型,人类在月球表面的长期活动似乎已不再遥可不及。未来人们是否有可能在月球表面建成定居点,进一步开发月球?
郭金虎:人类在月球建立基地是迟早的事,但现在普遍认为月球似乎并不是一个适合长期定居的星球,而是作为深空探测或者前往火星的中转站,这倒是和科幻小说《太空漫游:2001》不谋而合。除了开采工作之外,月球可以利用的资源有限,土壤也不适合耕作,定居的成本和代价很大。
比如说登陆月球不仅要面对微重力、辐射、能源等问题,还要面对月壤和月尘。月尘具有毒性、黏性、腐蚀性和很强的穿透力,当无人航天器着陆和巡视时,从月表扬起的月尘,会覆盖在航天器的传感器表面,或者落在仪器和机械运动机构的缝隙里,对工程的实施构成安全威胁。
月球表面的重力仅是地球重力的1/6,而且月壤颗粒的电磁特性发生了改变,因此月壤的黏附力很强。航天员出舱进行科学考察时,全身极易粘满月壤和月尘颗粒。这些月壤颗粒虽然微细,却像刀尖一样锐利,很可能给航天员的安全带来重大威胁。月尘颗粒上有很多尖钩和尖刺,如果进入舱内,被吸入人体,会严重损害呼吸系统。
最近太阳活动很剧烈,地球上许多地方都出现了极光。太阳喷发的带电粒子会直接冲击地球磁场,对轨道上的空间站和月球也都会造成威胁。
国际月球科研站(微信公众号“中国的航天”)
开发火星也比人们想象得要困难很多。火星质量小,空气非常稀薄,也没有地磁场,人类必须穿着宇航服才能在火星表面活动,植物在这种环境下难以生存。所以现在一般认为,在火星上只能在巨大的玻璃罩里构建出类似地球环境的生态系统,或者干脆在地下生活。无论是月球还是火星,因地制宜地在已有的熔岩管里构建居所将有很多便利之处,包括可以节约成本、抵御辐射以及防止陨石撞击等。
标签 中国航天- 责任编辑: 陈思佳 
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