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月球塔楼新突破:未来月球基地的「擎天柱」?

2024-10-05科学

嘿,各位太空迷们,最近有个超级激动人心的消息,NASA和北卡罗来纳州立大学的科学家们在打造月球塔楼这个项目上取得了重要进展!你没听错,就是那种科幻电影里常常出现的,高耸入云的塔楼,只不过这次它们要被建在月球上了!

这项研究的核心是找到最适合建造月球塔楼的材料。为啥?因为月球上没有大气,温差巨大,重力还只是地球的六分之一。所以,要找个能扛得住极端条件,又能轻松应对月球微重力的材料,可不是件容易事儿。

科学家们对比了两种材料:COROTUB和CTM。先说说COROTUB,这货是个专利技术,原本是给小卫星用的。比如,可以让一个CubeSat小卫星展开一个比它自身大好几倍的天线,而且还能把这天线卷起来,塞进一个相对紧凑的空间里。现在,科学家们想把它用在月球上,做成一个可以自动展开的塔楼。

CTM呢,是Opterus公司的产品,设计上有点像卷尺,可以卷成一个薄薄的形状。一旦展开,它就能在塔顶支撑载荷。虽然看起来比COROTUB简单,但它们的承重能力差不多。

但是,这些塔楼最重要的部分并不是材料本身,而是支撑结构——也就是钢索。科学家们研究了有没有钢索支撑的设计,这些钢索可以抵消塔顶仪器的力,防止它们歪向一边。想象一下,一个巨大的向日葵,它的花瓣都向一边弯曲,但另一边有一根金属缆绳把它固定在位。

图释:未来月球基地的艺术家演绎。图片来源:ESA - P. Carril

通过数学分析,科学家们发现,有支撑缆绳的系统在几乎所有的指标上都表现得更好。他们用的是雷利-里兹法,这是一种通常用来计算结构负载的数学分析方法。但是,月球上的结构计算和地球上的可不一样,因为月球的重力小得多,还没有风。不过,月球上的温度变化非常剧烈,这可能会对材料造成影响,但目前看来,这个因素似乎还没有被纳入分析。

科学家们还探讨了温度变化对塔楼材料的影响。月球的一面是阳光直射,另一面则是永远的黑暗,这种极端的温差对材料来说是个巨大的挑战。目前的计算还没有考虑这个因素,但可以预见,未来的研究肯定会涉及。

除了COROTUB和CTM,还有其他技术也在解决这个问题。比如Honeybee Robotics的LUNARSABER项目,他们的100米高的桅杆也是为了解决类似的问题。

虽然还不知道哪种技术会被用在月球上的完整原型上,但有这么多组织在研究这项技术,本身就是一个好兆头。而且,既然这些塔楼的用途之一是作为照明,那么这项技术和月球表面下的更多秘密,迟早会被揭开。

对我们这些天文爱好者来说,这不仅仅是科技的进步,更是人类探索宇宙的又一步。想象一下,未来在月球上建立基地,这些塔楼不仅能提供能源,还能作为通信的中继站,甚至可能成为科学研究的平台。这不仅仅是科幻小说里的场景,它正在慢慢变成现实。

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