2023年4月，据南华早报，我国宣布了一项雄心勃勃的太空计划，将在2024年向月球发射一架无人飞船，携带一台3D打印机，测试在月球表面建造居住区的可行性。这是中国探索月球资源和建立永久基地的一部分。

看到这里，大家是不是感觉有点似曾相识？这不就是《流浪地球2》里用3D打印技术建立月球基地的场景吗？没想到，科幻电影里发生的事情，这么快就要在现实里重现了！

不过，建立月球基地真的有这么简单吗？3D打印又能在月球基地的建造中起到什么作用？下面我们就深入分析一番。

恶劣的月球环境

想要在月球建立基地，必须要了解月球的环境。

月球不同于地球，它没有大气层，无法阻挡宇宙射线和太阳风的侵袭，大量来自宇宙的辐射可以轻松到达月表，对人体造成无法挽回的伤害。

没有大气，也意味着不能保持稳定的温度，月球上的昼夜温差非常大，白天可以高达100摄氏度，晚上则低至零下150摄氏度。这对于人类和设备都是极大的考验，需要有强大的隔热和调节能力。

另外，坑坑洼洼的月球表面经常受到微流星体的撞击，这些小石头以高速飞行，可以穿透金属和玻璃。如果没有足够的防护措施，月球基地很容易被破坏或损坏。

所以，在月球上所建立的基地，必须具有抵御辐射和微流星侵袭和隔热的能力。而想要做到这点，就需要基地的墙体足够坚硬，也足够厚。

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建筑材料——风化层

当然，这些要求用混凝土就能轻松满足，但月球上没有混凝土。如果要从地球运输过去，以目前的火箭运输能力，每公斤物质运到月球需要花费数万美元，一个基地动辄几万吨，这种成本是任何国家都无法负担的。

幸运的是，月球表面有一层厚厚的风化层，这是由微流星体撞击产生的尘埃和碎石组成的。这些物质可以用来制作建筑材料，例如水泥、砖块和玻璃。

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如何建造基地

这时候，3D打印技术就派上用场了，这是一种将数字模型转化为实体物体的技术。可以用激光或微波将风化层加热融化成陶瓷状的液体，然后用3D打印技术将其打印成所需的形状，如基地的地基、墙壁和内部结构。

除了利用风化层，我们还可以使用充气模块来建造月球基地。这些模块在发射时压缩成小型容器，到达目的地后再充气展开。充气模块具有重量轻、体积大、成本低等优点，而且可以提供良好的隔热和防辐射效果。

结合3D打印和充气模块，就可以在月球上建造出既坚固又舒适的基地。例如，我们可以先用3D打印机打印出一个圆形平台，然后在上面安装一个充气圆顶，并在圆顶周围堆叠风化层作为保护层。这样就形成了一个类似于帐篷的居住空间，可以容纳多人生活和工作。

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能量来源——氦-3

解决了基地的建筑问题，另一个需要考虑的就是基地的能量从何而来？利用太阳能？然而月球上的白天和黑夜都很长，每个周期持续约14个地球日。这意味着太阳能电池板在白天要收集足够的能量来支持长达14天的黑暗期。而且，月球上也有一些地方是永久处于阴影的，例如一些陨石坑或南极区。这些地方无法接收到太阳光，也无法使用太阳能。

其实，月球上有着最具潜力的能源——氦-3，它是氦气同位素，它可以和氢的同位素发生核聚变反应，释放出大量能量，而且不会产生核辐射和核废料，是一种完全清洁的能源。科学家们认为，如果能够实现可控核聚变技术，氦-3就可以用来完全替代传统的化石能源，从而解决地球上的能源危机。

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虽然，氦-3在地球上的含量非常稀少，已探明容易获取的这种资源只有500公斤左右。但在月球上，由于没有大气层和磁场的保护，太阳风中的氦-3就可以直接沉积在月壤中。据估计，月球表面的风化层（表皮土）富含着大量的氦-3，总储量高达100万吨，是地球的200万倍，足够全世界发电使用1万年。

因此，如果我们能够在月球上建立开采基地，对氦3进行大规模的提取和利用，就可以为月球上的3D打印提供稳定和高效的能源。当然，这也需要我们先突破可控核聚变技术的难关，并设计出适合月球环境的核聚变反应堆。

目前，我国已经在研究月壤样品中氦-3的富集特征、逸出特性、提取温度等关键科学问题，并为估算月球氦-3资源量和探索月球氦-3利用可行性提供科学数据支撑。

月球上获取水和氧气

解决了基地建造问题、设备能量问题，基地要维持生命还需要水和氧气。那么，该怎么获取水和氧气？

其实，月球的南极和北极有一些永久阴影区，那里从来没有阳光照射，因此温度很低。在这些区域，科学家发现了大量的原始水冰，可能是由彗星或小行星撞击带来的。这些水冰可以被融化和分离成氢气和氧气。

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同时，在月球上的风化层中含有大量的氧元素，占到了60%以上。如果我们能够利用一些化学方法，把这些氧元素提取出来，就可以为基地提供充足的氧气。

例如，我们可以用一种叫作碳热还原法的技术，把风化层中的氧化铁还原成铁和氧气。这样既可以得到氧气，又可以得到铁，后者可以用来制造金属材料或者磁铁。

它还会产生一些副产品，比如二氧化碳、一氧化碳和水蒸气。这些气体也可以被再利用或者储存起来。用来培养一些植物，从而提供食物和更多的氧气。

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中国布局已久

到此，月球基地的主要问题基本上解决了，剩下的就是如何去实施了。而中国早有规划，步步为营，要在2030年前实现月球科研站基本型的“勘、研、建”。

早在2020年，中国就通过“三步走”战略取得了月壤，为月壤3D打印机器的实现打下了基础。

与此同时，中国科学家设计了名为“月桂树”的月球基地，它建在月球的火山洞穴中，可以自然地防护月球表面的辐射和温度变化。基地由一个金字塔形的地面入口和一个垂直的核心舱组成，核心舱连接着工作舱和生活舱，这些舱体都是用月球风化层覆盖的可充气拱门构成的。

而在2024年实施的任务中，嫦娥六号将会降落在月球背面南极—艾特肯盆地并开展采样返回和探测。结合上文分析，嫦娥六号很可能承担着探测水冰资源，勘察月球基地选址的责任，并携带3D打印原型机器一同进行初期测试。

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看起来，人们乘坐太空电梯到空间站，然后转乘太空穿梭器去月球过黄金周的未来景象似乎触手可及。

不知道大家是怎么看呢？你觉得中国能按期实现月球基地的建设吗？3D技术建造基地可行吗？还会有哪些困难存在？有其他更好的方法吗？