科学家详解月球挖掘机 如何用月球尘土建房

月球基地概念图
载着挖掘机的月球车
载着挖掘机的月球车
据美国宇航局太空网报道，假如将来有一天，我们人类在月球上建起生活场所，那里的生活也会跟地球上有很大不同。因为我们在地球上使用的很多非常好用的工具，不可能带到月球上去，即使带上去也不一定能用。因此一些科学家一直在研发我们在月球上生活所必需的机器，比如研制月球建筑设备。
　　月球挖掘机
美国纽约市“蜜蜂机器人技术”(Honeybee Robotics)钻掘系统负责人克里斯·扎西尼说：“推土机和挖掘机都非常笨重，所以我们发明了一种完全不同的挖掘方法——使用气体。”扎西尼发明的月球土壤挖掘方法，是通过向土壤中注入气体产生一个高压环境，气体在压力作用下自然会向上运行，努力脱逃土壤的束缚。气体上冲时产生的强劲动力，会把月球土壤顶开，将月球土一起冲出。
2008年，纽约市“蜜蜂机器人技术”与美国宇航局签署一份合同，研发可帮助宇航员在月球上生活和居住的工具，并且这项工作将作为美国宇航局“星座计划(Constellation program)”的一部分。扎西尼凭借他在南非从事钻石、煤矿和金矿工作获得的经验，以及他在博士学位研究中获得的有关地球外挖掘工作的知识，设计出极具创造性的月球挖掘方法，其中包括气体挖掘机。
这种所谓的气体挖掘机器通过一根包在粗软管中的细管将气体注入地下。气体排出后，地下土壤会通过那根粗软管被输送到一个储存容器里。扎西尼说：“这种机器就像一台真空吸尘器，但是工作原理却是相反的。”它不是吸，而是先注入气体，然后吸出土壤。
这种气体挖掘机器的重量比常规挖掘工具轻得多，不过它却回避了实质性问题：未来月球居民将从哪里获得运转这种机器的气体？扎西尼表示，一种很好的来源或许是宇航员每天呼出的二氧化碳气体。另一种途径是燃烧任何月球登陆工具的火箭助推器内剩余的燃料，收集这些气体。
扎西尼说：“一艘飞船执行飞行任务时，以防它需要飞行更远距离，相关人员会为它多准备一些燃料。当飞船在月球上着陆时，剩余燃料就会变成负担。”然而，燃烧这些燃料产生气体，是为风动凿岩机提供动力的一种好方法。
循环利用
这种装置一旦收集到月球土壤或风化层后，可将其转移到居留地，把它们覆盖在住宅表面，当作防护层，风化层能很好地隔离放射物。还可以通过加工，从月球土壤中提取氧气和其他矿物质。
要想释放出风化层中的氧气，必须对它高温加热。工程师建议收集到月球土壤后，让这些材料通过一个热交换器。或者，如果为这台挖掘机提供气体的来源是剩余气体燃料，那么它排出的气体已经是热气体，如果将这种气体挤压到风化层内，月球土壤就会受热升高温度。
由于我们每带一点原料到月球，都会给执行任务的飞船增加负担。所以，工程师必须尽最大可能设计出很多可获得他们所需的原材料的节约方法，以便从月球上获得资源并再循环利用资源。扎西尼说：“就像生活在地球上的刘易斯和克拉克一样，在月球上生活，你必须采用很多循环利用方法。”
例如，宇航员不必携带非常沉重的水，而是随身带一些氢，稍后再将氧加入进去，就可制造出他们所需的水。他们之所以要这样做，是因为氧是水中较重的成分，而且在月球表面很容易提取出氧。这种方法有效地减轻了航天器所要携带的货物重量。一旦在月球居留地制造出水，因为它们大部分都可以循环利用，因此没必要从零开始不停地制造更多水。