北京時(shí)間 8 月 31 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，為了重返月球，并讓人類(lèi)實(shí)現(xiàn)在月球上永久定居，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）正在開(kāi)發(fā)名為“xEMU”的新型宇航服，據(jù)稱(chēng)其配備了最先進(jìn)的生命維持系統(tǒng)。
1969 年 7 月 20 日，作為阿波羅 11 號(hào)任務(wù)的一部分，尼爾?阿姆斯特朗踏上了月球表面，（巴茲?奧爾德林是第二個(gè)踏上月球的人），并說(shuō)出了那句著名的話：“這是我的一小步，卻是人類(lèi)的一大步?！睆哪菚r(shí)起，陸續(xù)有 12 個(gè)人在月球表面行走過(guò)。
登月任務(wù)大部分是由軌道飛行器和著陸器完成的，并沒(méi)有在月球上建立任何永久性的人類(lèi)基地。不過(guò)，NASA 已經(jīng)公布了其雄心勃勃的阿耳特彌斯（Artemis）計(jì)劃，試圖在月球表面建立一個(gè)用于科學(xué)調(diào)查的永久基地，并為未來(lái)的火星任務(wù)提供中繼點(diǎn)。
在月球表面的永久存在與在月球上進(jìn)行數(shù)天的行走然后返回地球是完全不同的。這需要開(kāi)發(fā)新的火箭、宇航服和模塊化基礎(chǔ)設(shè)施，為人類(lèi)在月球上的長(zhǎng)期活動(dòng)提供保障。接下來(lái)，就讓我們更深入地了解在月球表面生活所面臨的挑戰(zhàn)。
月球的生存挑戰(zhàn)
人類(lèi)的身體就像一臺(tái)機(jī)器，在地球上，我們能以最佳的狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)。但在月球上，如果我們想長(zhǎng)期生活甚至永久定居，就需要克服以下挑戰(zhàn)：
（1）月球的引力大約是地球的六分之一。這樣的低重力環(huán)境使氣體分子無(wú)法存在于在月球表面附近。因此，月球缺乏與地球相當(dāng)?shù)拇髿鈱?，大氣壓力極低（只有 3.0×10^-15 bar，與地球相比幾乎就是真空）。
（2）在真空中，液體的沸點(diǎn)急劇下降，這意味著液體會(huì)自發(fā)地形成氣體。此時(shí)，人體肺部的空氣會(huì)膨脹，體液也會(huì)膨脹，擠壓器官組織和血管，導(dǎo)致腹脹。長(zhǎng)期暴露（>90s）在真空中是致命的（參見(jiàn) 1971 年的聯(lián)盟 11 號(hào)飛船減壓事故）。
（3）缺少大氣也就意味著缺少氧氣。由于缺少大氣壓，肺部原先存在的氧氣會(huì)迅速擴(kuò)散出肺部。此外，氧氣缺乏還意味著人體不能通過(guò)呼吸向肺部輸送更多的氧氣。器官停止接收含氧血液，人體也會(huì)因?yàn)榇竽X停止工作而昏厥。持續(xù)缺氧無(wú)疑是致命的。
（4）此外，缺乏強(qiáng)磁場(chǎng)和臭氧層意味著人體將暴露在外太空的有害電離輻射當(dāng)中，這可能會(huì)導(dǎo)致一系列問(wèn)題。
（5）在地球上，人類(lèi)的肌肉骨骼系統(tǒng)已經(jīng)適應(yīng)了一定的重力。失重狀態(tài)會(huì)加速肌肉萎縮和骨骼系統(tǒng)衰弱，有點(diǎn)類(lèi)似于長(zhǎng)期臥床的病人。
（6）月球的溫度變化很大，從白天的 120 攝氏度到晚上的零下 130 攝氏度。
（7）每年數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的隕石撞擊，高晝夜溫差和缺少空氣，都使月球表面聚集了非常細(xì)的、類(lèi)似于玻璃碎片的顆粒。這些碎片會(huì)損壞儀器和宇航服。
火箭和太空服技術(shù)的新進(jìn)展
在月球上建立人類(lèi)的永久基地需要將大量的有效載荷（食物、水、備件、氧氣和其他維持基地運(yùn)行所需的必要物品）定期被運(yùn)送到月球。這促使 NASA 開(kāi)發(fā)了一些新的技術(shù)，其中最突出的是以下兩項(xiàng)：
（1）由獵戶座飛船（Orion Spacecraft）、空間發(fā)射系統(tǒng)（SLS）和地面勘探系統(tǒng)（Exploration Ground System）組成的深空運(yùn)輸系統(tǒng)。
（2）xEMU 航天服。
讓我們來(lái)深入了解一下 xEMU 宇航服。
太空服必須滿足的要求
1）基本的生存要求
?提供一個(gè)穩(wěn)定的模擬大氣壓，與地球上的大氣壓相當(dāng)；
?提供可呼吸的氧氣并去除二氧化碳（二氧化碳滌氣）；
?保持舒適的溫度，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)；
?提供輻射防護(hù)；
?提供宇宙塵埃和太空碎片的防護(hù)。
2）二級(jí)要求
滿足這些要求的宇航服可以使宇航員在太空中保持生產(chǎn)力。
?使四肢活動(dòng)自如；
?清除并回收身體排泄物；
?提供通信系統(tǒng)；
?提供完成特定任務(wù)所需的配件，例如在太空行走期間，修理和安裝模塊所需要的專(zhuān)門(mén)工具，其中一些必須嵌入到太空服內(nèi)部或放置在太空服上；
?放置必要食物和飲料的袋子。
美國(guó)新一代宇航服：艙外探索活動(dòng)單元（xEMU）
自 1982 年以來(lái)，NASA 宇航員進(jìn)行艙外活動(dòng)時(shí)一直穿著的宇航服被稱(chēng)為“艙外活動(dòng)單元”（EMU）。最新的阿耳特彌斯任務(wù)激勵(lì)了新一代宇航服，即艙外探索活動(dòng)單元（xEMU）的開(kāi)發(fā)。據(jù)估計(jì)，這款新型宇航服將于本世紀(jì) 20 年代中期交付使用。
xEMU 的組件
（1）探索便攜式生命支持系統(tǒng)（xPLSS）
xPLSS 是負(fù)責(zé)維持太空服內(nèi)生存條件的系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，這是一個(gè)配備了生存必要系統(tǒng)的背包，該系統(tǒng)包括一個(gè)主氧氣供應(yīng)裝置（主氧回路）和一個(gè)備用氧氣供應(yīng)裝置（次級(jí)氧回路）。氣體主要儲(chǔ)存在氣瓶中（約 20700 kPa），安裝在 xPLSS 背包上。
主氧回路執(zhí)行以下功能：為頭盔提供呼吸用的氧氣，并為整個(gè)宇航服提供氧氣以保持對(duì)身體的壓力并保持通風(fēng)（將呼出的二氧化碳從頭盔中去除）。
（2）呼吸氧氣供應(yīng)裝置
頭盔中具有泡沫裝置，對(duì)頭部均勻施加 20.7 kPa 的壓力。氣瓶中的氧氣通過(guò)管道系統(tǒng)進(jìn)入宇航服的上半身部分，最終進(jìn)入頭盔的后部。氧氣的流速為每分鐘 0.17 立方米。當(dāng)氧氣流到頭盔前部時(shí)，可以將人體呼出的二氧化碳置換到收集管中（二氧化碳滌氣）。
（3）恒定壓力裝置
這套宇航服具有一個(gè)氣囊層，由 xPLSS 提供的氧氣充氣。該氣囊可以對(duì)人體軀干均勻施加 20.7 kPa 的壓力。
（4）溫度調(diào)節(jié)裝置
溫度調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分。第一個(gè)部分是可以適應(yīng)不同體型的液體冷卻服，它可以從 xPLSS 接收冷水，并讓冷水圍繞整個(gè)衣服循環(huán)，保持約 20 攝氏度的溫度。當(dāng)水吸收熱量后，會(huì)回到 xPLSS 中的太空服水膜蒸發(fā)器（SWME），這是該系統(tǒng)的第二個(gè)部分。
SWME 由微孔組成（約 10^-6 m），外部保持低壓狀態(tài)。當(dāng)溫水接觸到這些微孔時(shí)，由于另一側(cè)的壓力較低，水就蒸發(fā)并失去熱量。剩余的水通過(guò) SWME 后冷卻下來(lái)，可以再次注入太空服。
（5）食物和飲用水供應(yīng)裝置
宇航服的上半身部分包含了用于攜帶食物棒和飲用水的袋子。這些補(bǔ)給品的主要來(lái)源將是“母艦”，即月球基地。宇航員在進(jìn)行艙外活動(dòng)之前需要做好膳食計(jì)劃。
建立月球永久基地的第一步大致會(huì)在本世紀(jì) 20 年代中期實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)仍處于不同的發(fā)展階段?？紤]到 NASA 以往的登月記錄，以及該項(xiàng)目的合作性質(zhì)，我們可以相當(dāng)有把握地說(shuō)，在月球上永久基地確實(shí)是可能的。國(guó)際空間站曾經(jīng)被認(rèn)為是不可能的，但現(xiàn)在仍在運(yùn)行，成為人類(lèi)最偉大的成就之一。下一個(gè)這樣的成就可能就是月球基地。
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