蒋鹏飞：机器人能为我们建月球基地吗？

未来月球基地该如何建？必须等航天员大批量登月，靠人在恶劣环境下搬砖施工；还是指望科幻片里那种无所不能的微型蚁群机器人，往月面上一撒，机器人就能自我复制、自主把一座基地凭空造出来？

微型蚁群机器人的概念听着很科幻，但碰上月球和火星极端的物理环境，实质上很难实施。人类目前的精密工业走的是微观芯片路线，芯片在没有大气防护的地外天体，根本扛不住深空重离子辐射；再加上月球表面那些未经风化、锋利如碎玻璃的微米级月尘，微型关节和机械构件很容易被卡死磨损。

生物蚂蚁靠生物化学能驱动，而微型机械只能依赖光伏或微电池。指甲盖大小的受光面积，能输出的功率按毫瓦计算，在能量守恒定律面前，根本驱动不了开挖、搬运重质月壤所需要的机械做功。咱们把微型机器人幻想收一收，换成一套大中小协作的“异构机器人梯队”，月面基建才算真正有了可操作的施工图。

（图片来源:互联网）

◍施工队得有骨架、肌肉和神经

在月面施工，机械设备绝不能搞一刀切，必须按吨位和工况梯次搭配。最前端排头兵，是青蛙大小、手提箱大小的小型巡检探测机器人，或者四足机器狗。这类设备自重小，不需要背负笨重的超大储能电池包，可以采用高频次“短途作业、定时回充”的机制。靠着数量优势分批轮转，专门负责钻缝隙、探地形、扫描熔岩管道入口，做精细的局部探伤和线路巡检。

中间层和小方桌相当的辅助机器人，主要承担精密抓取、轻质物料转运和设备组装。真正负责啃硬骨头的，是那些几吨重的大型工程车和挖掘烧结设备。开沟平整、碎石转运、大规模挖掘月壤，必须靠自重足、携能大的重型机械才能压得住阵脚。

月球的房子如何建起来？目前有三条路径：一种是用浆料连续挤出的3D打印；一种是利用太阳能聚焦或微波真空热压，把月壤原位烧结成抗压强度远超普通混凝土的“榫卯月壤砖”，通过机械臂像搭积木一样拼装拼插；第三种是利用地下现成的中空熔岩管道，改造成天然地下庇护所。

从未来选址的条件来看，熔岩管道虽然能挡辐射、绝温差，但洞口进出坡度大、地下坍塌风险未知，前期难以作为首选。现阶段最具可行性的，是在选定的着陆区附近，利用重型机器人原位烧结月壤制砖，再通过榫卯结构咬合筑起防护外壳。天舟八号此前把模拟月壤砖送入中国空间站，开展舱外暴露实验，研究的就是这个材料退化规律。

◍必须把能源设备建在前面

月面施工最大的物理卡点，是苛刻的昼夜节拍与极端温差。以月球低纬度区域为例，以月球低纬度区域为例，月球上的一个昼夜，相当于地球上的29天半，一个白天约14天，随之而来的又是长达14天的漫长寒夜。由于没有大气保温，赤道附近向阳面温度可飙升至120摄氏度以上，夜间则骤降到零下130摄氏度甚至零下190摄氏度；如果是南极永久阴影区，温度常年徘徊在零下200摄氏度以下。

咱们在地球上的材料，在数百度的温差剧烈交替下，极易产生疲劳裂纹；而连续两周没有日照的极夜，更直接卡死了太阳能供电链。面对这种工况，在月球基地施工调度思维必须服从自然规律。

在月面搞基建，施工时序必须贴着光照走。月球上没有天气，太阳就是唯一的工头，长达两周的白昼里，重型施工机械满负荷运转，挖土、烧砖、砌筑，一刻不耽误；一进月夜，温度断崖式下跌，除了中继通信、关键遥测、核心温控这几路保命负荷，其余重载设备一律停机休眠，靠储能系统和微型放射性同位素热源熬过没有太阳的十四天。场地布局也是一样，顺着你改变不了的规矩来：大面积光伏阵列和中继天线，架在常年晒得到太阳的高地上；居住区、试验舱和重型作业面，落在平整开阔的平地上。人改变不了月球的脾气，只能把工程方案写进它的脾气里。

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我在科幻小说《你好人类：逆光行动》里写过这样的场景：穷奇的机器人深挖月球的地下长城，开采月球矿产。写这本书的时候我琢磨最多的就是这件事，机器人再先进，基建的先后逻辑也绝不能颠倒。能源供给和应急维保这套公共基础设施不先打通，后面进驻多少施工机器人都是无源之水。这个道理其实很简单，先让电站转起来，再谈盖房子。月球基地同样如此，要根据作业面的规模，一级一级进驻相应规格的作业机器人，把地基一寸一寸砸实，后面的一切才有得谈。

◍从月球基地建设到深空经济

把这套复杂的施工机械送上月球，最大的问题始终是每公斤有效载荷的入轨成本。无论是长征十号的系列验证，还是各家可重复使用运载火箭的加速迭代，本质上都是在给地月运输打折扣。只有把每公斤物资送上天的综合成本，压缩到工业可承受的区间，大规模机器人协同建基地的账才算得过来。

未来，当月面基地能够实现能源自给、热控平稳运行，原位资源利用才会进一步向工业开采演进。从月壤中提炼水冰、氧气，再到未来深层氦3等清洁能源的提取，深空开发才具备持续造血的能力。一旦到了这一步，结合月球表面的低重力条件，利用电磁弹射这类成熟的物理方案向近地轨道投送高价值矿产，深空产业的商业想象力才会被真正释放。

◍少年的仰望星空

很多人对太空的向往始于浪漫。孩子三四岁的时候，总喜欢拿着积木小飞船在客厅里摆弄，嚷着要去小行星上挖黄金、换大飞船。童言无忌看似天马行空，但站在航天工程技术演进的角度看，几十年后等这代孩子成长为骨干力量时，那些曾停留在游戏里的场景，正在被我们用一行行控制代码、一台台特种机器人一步步转化为严谨的现实。

人类探索未知的终极目的，终究要靠人类抵达并感知。但在人类迈出关键一步之前，必须先由冷硬的钢铁骨架与智能机械，在深空物理规律允许的极限范围内，把坚固的地基一寸一寸砸实。去年11月，首批完成一年暴露的月壤砖已经随神舟二十一号返回，状态良好，而建设月球基地这条路，我们已经在走了。

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可信资讯来源

央广网《天舟八号特殊“乘客”抵达中国空间站，将入住不同“房间”》

新华网《星空有约丨“月宫”过“一天”，“地上”过一月！》

中国科学院《人工智能算法“照亮”月球永久阴影区》

作者简介：蒋鹏飞，人民一号卫星与星云星座总设计师、高级工程师、科普作家。北京神飞航天应用技术研究院副院长，二十年商业航天一线研发，“蒋院长讲航天”新媒体科普矩阵主理人，著有航天科幻文学《你好人类：逆光行动》，少儿科幻短剧《逆光行动》，航天校内课程《航天梦想家》，在人民日报、大象新闻、抖音、视频号等20个平台开设航天科普栏目，年累计触达受众超1亿人次。

策划：航天知识局　审校：张丽　责编：韩嘉怡