现在不少商业大佬都在画月球定居的大饼,贝索斯要把重工业搬上去,马斯克放话要建能自我生长的月球城市,说的好像再过几十年我们就能摇号抢月球房了。但有两位哈佛的天体物理学家,直接给这股热潮浇了一盆透心凉的冷水,人家算完账得出结论:月球上根本建不成大城市,卡脖子的问题居然是人人都觉得够用的水。
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现在行业里看好月球定居,核心底气就是月球两极陨石坑里藏的水冰。有了本地水源,定居者就能种粮、洗澡、冲厕所,不用什么物资都从地球运,成本能降好几个档次。可很少有人认真算一笔账,这点储量到底够不够一座城市支撑几十年上百年?
这两位来自哈佛-史密森天体物理中心的研究者,把结果发在了《前沿:空间技术》期刊上,论文标题直接就是《月球上建不成城市,十亿吨水不足以支撑可持续发展》。他们做估算的时候,直接给了月球一个相当慷慨的起点,假设可用水总量有整整10亿吨。
要是完全不做水的循环利用,一座城市没几年就能把这10亿吨水霍霍干净。就算达到人类目前太空水循环的顶尖水平,也就是国际空间站那种98%的回收率,情况也没好到哪儿去。这种条件下,一座百万人口规模的月球城市,10亿吨水也只能撑一百多年。
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国际空间站的水循环已经精细到什么程度?连航天员的汗水和尿液都会处理成饮用水重新喝。问题就出在剩下那2%的损耗上。每次用水都会漏掉一点点,日积月累下来,再多的储备也会被慢慢掏空。
目前科学界对月球实际水储量的估计,只有刚才那个慷慨假设的三十分之一。储量缩小三十倍,水能支撑的时间也跟着缩短三十倍。算下来哪怕是一座规模不大的城市,也可能在十年左右就把所有水源耗尽。
把人口规模缩小的话,情况就完全不一样了。一千人的定居点或者一万人的小镇,同样的水量能维持几个世纪甚至更久。建个科考站或者小型定居点没啥问题,要建一座真正意义上的大城市,量级完全不同,要面对的难题根本不是一个等级。
大家都盯着月球两极选定居点,不是没有道理的,这里刚好把水和能源凑得刚刚好。陨石坑深处永远照不到阳光,冰层被牢牢冻在地下,温度常年维持在零下163摄氏度,是天然的储冰冷阱。这么低的温度下,哪怕暴露在真空里,十亿年冰层升华损失的厚度也不到一毫米。
坑的边缘却不一样,几乎一年到头都能晒到太阳,刚好可以搭建太阳能发电站。这种特殊的地形还是拜小行星撞击所赐,月球刚形成的时候挨了无数次撞击,砸出了数不清的陨石坑,撞过来的小行星本身还带来了水。
自2013年开始,一系列绕月探测任务都实锤了月球极区存在水,还慢慢画出了水冰的大致分布。正是这些发现,直接点燃了各国和企业在月球极区建定居点的热情。
和水的问题比起来,能源反而好解决得多。坑边那些常年有光照的地方,建一座一公里高、铺满太阳能板的塔,就能输出三吉瓦的电力。月球本身的硅资源非常丰富,未来说不定直接就能就地生产太阳能板,不用大老远从地球运过去。
研究者还提到,发出来的这些电,甚至可以用来建人工智能数据中心,给月球定居点创造实实在在的经济收入。这本来是大家想好的生财路子,可绕来绕去还是绕不开水的问题。
目前能想到的破局方向有好几个。要么把水循环的损耗再降低五倍以上,要么用垂直农业这类新模式减少整体用水需求。要么直接从容易抵达的小行星进口水资源,补上本地储量的缺口。
最有希望的方向其实还是找更多的水。现在的探测设备只能挖到月表往下几米,可月球表面的风化层通常有几十米厚。冷阱更深层的风化层里,说不定就藏着现有仪器探测不到的水,只是还没被我们发现。
这项研究本身的意义,本来就不是故意唱反调扫大家的兴。现在月球开始热得发烫,这一盆冷水浇得恰恰及时。它就是提醒所有航天机构和商业公司,水不是取之不尽的免费资源,是得精打细算的战略储备。
现在中国和美国的月球项目,都把目光对准了月球南极,水冰就是核心吸引力之一。要是多个国家和企业都在同一片区域开采水冰,资源稀缺还会引出新的治理难题。谁有权开采,每次能挖多少,怎么避免先到先得的无序竞争,都是早晚要面对的问题。
从这个角度看,这篇论文不只是一道工程算术题,还是给月球资源可持续利用提前发的预警。未来能不能建起月球上的第一座城市,不一定取决于我们能造多大的火箭,反而取决于我们能把每一滴水用到多精细。
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大家觉得人类真能在月球建起常住大城市吗?可以说说你的看法。
参考资料:新华网 月球城市建设面临水资源瓶颈
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