美国宣布要10年内,在月球上建铁路,中国不跟,因为有更好的方案

以山爱科学 2024-07-09 10:38:33

不说耳熟能详的氦3,地球上没有的矿物大概就有五种。

最近从月壤中还找到了石墨烯。

石墨烯是什么?这是目前自然世界中唯一的二维材料,三维世界里出现了二维材料,让石墨烯具备了很多特殊的性能。

但在地球上,只能通过人工制作的方式来进行生产,技术也就掌握在有数几个国家的手里。

现在居然不用什么技术,挖点月壤就可以找到石墨烯。

还有铁,在月球表面五厘米厚的土层中,就含有几十亿吨的铁。

所以载人登月之后,必然会建立月球基地,一方面用于科学研究,一方面就是开采资源。

当然想要建造可以开采资源的月球基地,也不是一下子就能建立起来。

先从最简陋的机器人基地开始,然后发射像房车一样可以到处走动的月球基地,再到像空间站那样模块化的太空舱拼接起来的月球基地,接着步入钢筋混凝土修建的永久月球基地,最后才是打造一座月球工厂,进而形成一座可以容纳数千人工作,生活,居住的月球城市。

所以打造月球基地,进行开采资源的路还是要走很长一段时间的。

但这并不妨碍,现在科学家们对月球城市的规划。

而美国提出了一个方案,用来解决开采出的月球资源运输的方案——打造一条月球铁路。

那么今天就围绕月球铁路的问题来说一说。

月球铁路

在月球上建铁路,想一想都感觉有些异想天开。

首先有些人想到的第一个问题是,月球的重力只有地球的六分之一,铁路上的火车头会不会把火车给开出月球。

毕竟重力太小,逃逸月球束缚的速度是很容易达到的。

当然了这个想法有点夸张了,毕竟月球重力再小,但想要逃逸月球,速度也得达到一秒二点四公里才行。

但不管怎么说,在月球上速度太快并不是什么好事。

其实月球上修建铁路,最麻烦的问题是月壤。

月球上是一个非常干燥的环境,没有液态的水,但有水冰,可水冰都集中在月球两极常年阴暗,不被太阳光照射到的地方。

所以月壤极为干燥,结果就是月壤不容易被压实。

以地面修铁路为例,两根铁轨必须架设在一个稳固的地基上。

比如当年中国修建青藏铁路,有一段长达五百五十公里的连续冻土区。

冻土这种土层结构极其不稳定,冬天结实,夏天融化变的不稳定。

外国专家来了都摇头,这地方怎么能修建铁路呢?

结果中国使用一万五千根热棒,将冻土层给永久冻结起来,这才让铁路有了一个稳定的地基。

那么月球上的月壤不可能被压实,也就意味着没有了稳固的地基。

当然了,有人会想,为什么要压实呢?使用建材将地基打造出来不就完事了吗?

这个想法如果是在地球上,是有可行性的。

但有想过一个问题没有,月球的特殊环境。

一个白昼十五天,一个夜晚十五天,昼夜温差可以达到惊人的三百度。

什么样的材料能抗住这么高的温差变化呢?

白天用的好好的,一个黑夜过去之后,哎,全裂开了。

而且月球平均下来,每天都要接受几吨重的陨石或者小行星的袭击。

修建的铁路被这些星体砸了,怎么办?

难道要重修吗?

要知道建材这东西,如果月球上没有,就只能从地球上托运。

以美国的航天飞机为例,运输一公斤的东西到国际空间站,就要花费两万两千美元,这个高度只有四百公里。

而地球到月球的距离是三十八万公里,非常恐怖的成本。

去搞科研可以承受超过成本的费用,但去挖矿,这就有点不合理了。

再有就是,月壤和地球的土壤还不一样。

月壤中含有大量的铁,因为月球没有风,就无法对这些细小的东西打磨圆润了,所以这些月壤看起来里面就像藏着一把把锋利的刀。

飞扬起来的月壤,飞入火车设备中,这些火车设备能用多久都是一个问题。

而且干燥的环境,还有一个摩擦生电的现象,静电多了,危害也不小。

所以想要按照地面修建铁路的方法来修建月球铁路,别想了,就四个字——痴人说梦。

那么如果非要修呢?

只能降低铁路的修建成本,将成本压缩到一个可以接受的程度,而且修建或者维修的速度一定要快。

美国修建月球铁路的方案

美国提出了一个叫做磁悬浮柔性轨道的方案。

磁悬浮好理解,这个柔性轨道又怎么理解呢?

简单的说,它把火车的轨道分成了三部分。

第一部分,相当于地基和月壤直接接触。

这一部分看起来就像是一块布一样,铺在月面上。

作用就是将月壤牢牢的压在下面,不让它随便的飞起来。

第二部分:制造一个可以托起火车的磁场。

这个磁场需要一个可以通电的材料来制作,找来找去,美国人想到了石墨烯。

因为石墨烯的电阻是非常小的,比铜和银都小,是目前世界上电阻率最小的材料,它甚至可以作为太阳能电池的材料来使用。

最重要的是石墨烯非常的薄,薄的可以透光,意味着一条铁路需要的石墨烯重量不会太大。

所以就算是月壤中的石墨烯不能使用,也可以通过太空运输来进行补充。

当然了一条磁悬浮列车,还需要一个电源,足够大的电源。

所以美国的这条方案,将电源放在了第三部分上。

使用超薄的柔性太阳能电池板作为这条铁路的第三部分。

中国在这个领域是走在前列的,以中国超薄柔性太阳能电池板为例,厚度只有一毫米,必要的情况下,是可以进行打包处理的。

好了,一条完美的磁悬浮铁路轨道就算是完成了。

听起来很不错。

但有些东西不是用来听的,是用来做的,再好听的东西,落到实处没有想象中的那么好,也是不行的。

再说美国提出过的方案也是不少的,但现在还没有实现的也不是没有。

比如美国拉拢好几个国家,要在月球轨道上建立的深空之门。

所谓的深空之门其实就是月球轨道空间站,原本计划要随同美国重返月球的方案一起执行的。

但因为技术原因,深空之门从重返月球计划中剥离出来了。

再比如他们的重返月球计划,也是一推再推。

那么这个月球铁路计划,看起来推出来的有点早了。

这种错误,美国遇到了也不是一次两次了。

比如他们的飞机,对外公布升力系数是2.2,中国紧赶慢赶也就赶到了2.0,差点。

结果真相揭开的时候,美国飞机的升力系数只是1.5而已。

类似的错误也不止一次两次。

所以这一次的月球火车描绘的场景,看看可以。

为什么呢?

这个原因其实文章之前就提到过,月球昼夜的巨大温差,高达三百度。

什么样的材料可以抗住这么高的温差?

中国登陆到月球的探测器展开的国旗,使用的是玄武岩丝制作而成的。

用玄武岩高温之后拉丝,然后制作。

目的就是为了抵抗月球上的恶劣环境,这项技术很的。

不过对于中国来说,既然成功,那么未来中国使用玄武岩制作太空使用物就好很多了。

比如制作航天服、制作太空舱、制作月球基地等等。

别看是用玄武岩,用石头制作的材料,重量可不重。

再加上太空环境中的重力,没有、或者是微重力,月球重力也只是地球的六分之一而已,所以重量也不算太大的毛病。

那么中国有这种材料,是不是就可以打造月球磁悬浮柔性轨道呢?

其实没有这个必要。

目前中国的月球基地方案已经公布了。

比如利用月球上的熔岩管道打造月球基地。

在打造月球基地的过程中,使用机器人作为辅助。

而且上文提到了,打造月球基地不是一蹶而就的,从最低等级只有机器人长期驻守的简陋机器人月球基地开始,再到初级、中级、高级,然后才是月球工厂,终极目标是将多个月球工厂连接起来形成月球城市的过程。

初级、中级、高级的月球基地,是以科研为目的的居多,伴随少量的采矿,也用不着铁路这种大载重运输工具,完全可以由机器人代替的。

那么当月球基地从高级进入到月球工厂的时候,这个时候人类对于月球的了解会更加的深入,再来考虑大规模运输问题,也是不迟的。

还没登陆月球,就开始琢磨这个问题,太早了点。

就像中国现在采集到了月球的土壤,在地面上进行研究,得出意想不到的结论,发现了石墨烯的同时,也认定月壤是可以当做建筑材料来使用的。

这就省去了很大一笔经费和时间。

同时也确定了,使用3D打印技术,使用月壤也是可以作为基础材料,进行打印的。

所以对于一个地方,首先是了解,然后对了解的信息分析,在处理,才是最好的办法。

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以山爱科学

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