开采月球

保罗K。伯恩，北卡罗来纳州立大学

如果你在这一瞬间被送上月球，你肯定会很快死去。这是因为没有大气，地表温度从130摄氏度（266华氏度）到零下170摄氏度（274华氏度）的严寒不等。如果缺乏空气或可怕的冷热不致于死亡，那么微流星体的轰击或太阳辐射将导致死亡。众所周知，月球不是一个宜人的地方。

但是如果人类想探索月球而且，如果有一天住在那里，我们就需要学会如何应对这些具有挑战性的环境条件。我们需要栖息地包括空气、食物和能源，以及驱动火箭返回地球的燃料可能还有其他目的地. 这意味着我们需要资源来满足这些要求。我们要么从地球上把它们带来——这是一个昂贵的提议——要么我们需要利用月球本身的资源。这就是“就地资源利用”的理念伊斯鲁，进来了。

利用月球材料的努力的基础是在月球上建立临时甚至永久人类定居点的愿望——这样做有许多好处。例如，月球基地或殖民地可以为前往遥远目的地的任务提供宝贵的训练和准备，包括火星．开发和利用月球资源很可能会带来大量创新和奇特的技术，这些技术可能会在地球上有用，就像月球的情况一样国际空间站．

作为一个行星地质学家我着迷于其他世界是如何形成的，以及我们可以从我们自己的星球的形成和进化中学到什么。因为我希望有一天能亲自去月球，我特别感兴趣的是如何利用那里的资源使人类探索太阳系尽可能经济。

现场资源利用率

ISRU听起来像科幻小说，而且目前基本上是科幻小说。这个概念包括识别、提取和处理来自月球表面和内部的材料，并将其转化为有用的东西:氧气呼吸，电力，建筑材料甚至火箭燃料．

许多国家重新表达了重返月球的愿望。美国国家航空航天局中国有许多这样做的计划1月份在月球背面着陆了一辆月球车并已一个活跃的探测器现在，还有众多其他国家他们的目标是登月任务。使用月球上已经存在的材料的必要性变得更加迫切。

对月球生活的期待正在推动工程和实验工作，以确定如何有效地利用月球材料来支持人类探索。例如，欧洲航天局正计划这样做土地的宇宙飞船2022年在月球南极进行钻探，以寻找水冰和其他化学物质。这艘飞船将配备一个研究仪器设计用来从月球土壤中获取水分或风化层。

甚至有人讨论过采矿和船运回地球的氦-3被锁在月球风化层里。氦-3(一种非放射性的氦同位素)可以作为聚变反应堆的燃料，以非常低的环境成本产生大量的能量——尽管聚变是一种动力来源还没有被证明吗的体积可提取的氦-3未知．尽管如此，月球ISRU的真实成本和收益有待观察，几乎没有理由认为相当大的活期利息月球的开采不会继续下去。

值得注意的是，月球可能不是一个特别适合开采其他有价值的金属，如黄金、铂或铜的目的地稀土元素．这是因为分化，当行星体部分或几乎完全熔化时，相对较重的物质下沉，较轻的物质上升。

如果你摇一个装满沙子和水的试管，基本上就是这样。起初，所有的东西都混合在一起，但后来沙子最终从液体中分离出来，沉入管底。就像地球一样，月球上的大部分重金属和有价值的金属可能都在地幔深处，甚至是地核，在那里它们基本上是不可能被获取的。事实上，这是因为小行星这样的小天体通常不会经历分化，所以它们是如此有希望的目标用于矿产勘探和开采。

月球形成

事实上，月球在行星科学中占有特殊的地位，因为它是太阳系中唯一的其他天体人类涉足过的地方．上世纪60年代和70年代，美国宇航局的阿波罗计划总共有12名宇航员散步，蹦蹦跳跳，漫步在表面上。这个岩石样品他们带回了实验他们离开月球后，不仅对月球有了更深入的了解，而且对行星的总体形成也有了更深入的了解，这是其他星球无法做到的。

通过这些任务，以及随后几十年的其他任务，科学家们对月球有了很多了解。而不是从一团尘埃和冰中生长出来正如太阳系中的行星所做的那样，我们发现我们最近的邻居可能是巨大冲击在原始地球和火星大小的物体之间。那次碰撞喷出了大量的碎片，其中一些后来合并到月球上。通过对月球样本的分析、先进的计算机建模以及与太阳系其他行星的比较，我们了解到巨大的影响可能是规则在这个行星系统和其他行星系统的早期，也不例外。

在月球上进行科学研究将大大提高我们对我们的天然卫星是如何形成的，以及月球表面和内部是如何运作的，从而使它看起来是这样的。

未来几十年将迎来月球探测的新纪元，人类将通过开采和利用月球的自然资源，在那里生活很长一段时间。经过坚定的努力，月球不仅可以成为未来探险家的家园，而且可以成为我们进行下一次巨大飞跃的完美踏脚石。

保罗K。伯恩，行星地质学助理教授，北卡罗来纳州立大学

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