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月球塔樓新突破:未來月球基地的「擎天柱」?

2024-10-05科學

嘿,各位太空迷們,最近有個超級激動人心的訊息,NASA和北卡羅來納州立大學的科學家們在打造月球塔樓這個計畫上取得了重要進展!你沒聽錯,就是那種科幻電影裏常常出現的,高聳入雲的塔樓,只不過這次它們要被建在月球上了!

這項研究的核心是找到最適合建造月球塔樓的材料。為啥?因為月球上沒有大氣,溫差巨大,重力還只是地球的六分之一。所以,要找個能扛得住極端條件,又能輕松應對月球微重力的材料,可不是件容易事兒。

科學家們對比了兩種材料:COROTUB和CTM。先說說COROTUB,這貨是個專利技術,原本是給小衛星用的。比如,可以讓一個CubeSat小衛星展開一個比它自身大好幾倍的天線,而且還能把這天線卷起來,塞進一個相對緊湊的空間裏。現在,科學家們想把它用在月球上,做成一個可以自動展開的塔樓。

CTM呢,是Opterus公司的產品,設計上有點像卷尺,可以卷成一個薄薄的形狀。一旦展開,它就能在塔頂支撐載荷。雖然看起來比COROTUB簡單,但它們的承重能力差不多。

但是,這些塔樓最重要的部份並不是材料本身,而是支撐結構——也就是鋼索。科學家們研究了有沒有鋼索支撐的設計,這些鋼索可以抵消塔頂儀器的力,防止它們歪向一邊。想象一下,一個巨大的向日葵,它的花瓣都向一邊彎曲,但另一邊有一根金屬纜繩把它固定在位。

圖釋:未來月球基地的藝術家演繹。圖片來源:ESA - P. Carril

透過數學分析,科學家們發現,有支撐纜繩的系統在幾乎所有的指標上都表現得更好。他們用的是雷利-裏茲法,這是一種通常用來計算結構負載的數學分析方法。但是,月球上的結構計算和地球上的可不一樣,因為月球的重力小得多,還沒有風。不過,月球上的溫度變化非常劇烈,這可能會對材料造成影響,但目前看來,這個因素似乎還沒有被納入分析。

科學家們還探討了溫度變化對塔樓材料的影響。月球的一面是陽光直射,另一面則是永遠的黑暗,這種極端的溫差對材料來說是個巨大的挑戰。目前的計算還沒有考慮這個因素,但可以預見,未來的研究肯定會涉及。

除了COROTUB和CTM,還有其他技術也在解決這個問題。比如Honeybee Robotics的LUNARSABER計畫,他們的100公尺高的桅桿也是為了解決類似的問題。

雖然還不知道哪種技術會被用在月球上的完整原型上,但有這麽多組織在研究這項技術,本身就是一個好兆頭。而且,既然這些塔樓的用途之一是作為照明,那麽這項技術和月球表面下的更多秘密,遲早會被揭開。

對我們這些天文愛好者來說,這不僅僅是科技的進步,更是人類探索宇宙的又一步。想象一下,未來在月球上建立基地,這些塔樓不僅能提供能源,還能作為通訊的中繼站,甚至可能成為科學研究的平台。這不僅僅是科幻小說裏的場景,它正在慢慢變成現實。

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