--- id: "3482270108" type: answer title: "月球哪里最适合建造基地，为什么？" url: http://www.zhihu.com/api/v4/answers/3482270108 created: 2024-04-29T01:25:16.000Z updated: 2024-04-29T04:47:37.000Z voteup_count: 0 comment_count: 41 --- # 月球哪里最适合建造基地，为什么？ 月球南极因为很可能有水，的确是极好的选址地点，中国的国际月球科研站就选在了月球的南极。 但长期来看，人类最终要利用整个月球的资源，所以建设月球基地还有比水更重要的因素要考虑，这就是月球基地的用途，以及修建、运输和运营的成本。 ## 基地的用途 根据基地的用途，才能选择最适合的建设地点， ![](../images/remote-20d00040e417a927b3904ab8b6f4d77fcfcf8c41a3eaf0d8c2e3b8811dca9c6c.jpg) ![](../images/remote-20d00040e417a927b3904ab8b6f4d77fcfcf8c41a3eaf0d8c2e3b8811dca9c6c.jpg) 标注了嫦娥、阿波罗等着陆点的月球地形图 图源：维基百科、LOLA 比如，要建设天文观测基地，最合适的地点就不是南极，而是在月球背面。 嫦娥4号的着陆点就是在月球背面，就是上图右下角边缘处，写着Chang e 4- Yutu 2的红点。 因为月球背面永远背对着地球，不会被来自地球的电磁信号所干扰，月球背面非常适合建设射电望远镜，尤其是那些巨大的月球陨石坑。 下图是嫦娥4号在月球背面拍摄的360度全景照片，可以看到着陆点附近就有大大小小的各种陨石坑。 请横屏观看。 ![](../images/remote-50ad34fa47be12183771cbb1b6b31cb7e34e5e5b001dc92fb5fd1ce23b62f5c2.jpg) ![](../images/remote-50ad34fa47be12183771cbb1b6b31cb7e34e5e5b001dc92fb5fd1ce23b62f5c2.jpg) 嫦娥4号在月球背面着陆点的全景照片 图源：中国国家航天局、维基百科 图片中心的玉兔号月球车正在转向，试图绕开前方的陨石坑。 ![](../images/remote-74eaa3ed8f8a3c83134e1509f6b8579cb98e41f24912c7356d27ecf350531132.jpg) ![](../images/remote-74eaa3ed8f8a3c83134e1509f6b8579cb98e41f24912c7356d27ecf350531132.jpg) 玉兔2号月球车 月球上的陨石坑不计其数，有很多陨石坑的结构非常适合建设射电望远镜。 被誉为「中国天眼」的500米口径FAST射电望远镜，其选址就在贵州平塘喀斯特地貌地区，这里的平塘天坑群和月球上的陨石坑一样都适合建设射电望远镜。 ![](../images/remote-404e7c173a4c21bfdadefa980520725810ee8d403580283a849f7b94e4144e28.jpg) ![](../images/remote-404e7c173a4c21bfdadefa980520725810ee8d403580283a849f7b94e4144e28.jpg) 贵州平塘喀斯特 FAST项目最终在众多天坑中选择了大窝凼洼地。 ![](../images/remote-e345eb5f08eb17a64ca392d5277abea775519b86e16a00673754b1ecb97db190.jpg) ![](../images/remote-e345eb5f08eb17a64ca392d5277abea775519b86e16a00673754b1ecb97db190.jpg) 大窝凼原貌 图源：中科院国家天文台 ![](../images/remote-17cceb3b9edbabedbb73eb83ac5200e6a08ef331aa0ee155135916804bd02e48.jpg) ![](../images/remote-17cceb3b9edbabedbb73eb83ac5200e6a08ef331aa0ee155135916804bd02e48.jpg) FAST射电望远镜 图源：FAST官网 FAST射电望远镜因为其世界领先的庞大的口径和高灵敏度，建成之后很快就做出了世界一流的前沿发现。 ![](../images/remote-35fa1e4c7f8a446315f7f54524379a78278677202ea11321a8711768d12c53db.jpg) ![](../images/remote-35fa1e4c7f8a446315f7f54524379a78278677202ea11321a8711768d12c53db.jpg) FAST发现脉冲星辐射新形态——矮脉冲族群 ![](../images/remote-3dc303eda1cb7ab13b9a2a746e8ec99ef9118621022fcae3b630efc2b4773808.jpg) ![](../images/remote-3dc303eda1cb7ab13b9a2a746e8ec99ef9118621022fcae3b630efc2b4773808.jpg) FAST纳赫兹引力波搜寻研究取得重大突破 ![](../images/remote-ddc601f7b75d999cba0b5af1bffd7b68daddaed6d676575a4e30917b770053d1.jpg) ![](../images/remote-ddc601f7b75d999cba0b5af1bffd7b68daddaed6d676575a4e30917b770053d1.jpg) FAST发现轨道周期最短脉冲星系统 图片出处：[FAST官网](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//fast.bao.ac.cn/) 美国的Lunar Crater Radio Telescope（LCRT）项目，就计划在月球背面寻找一座3到5千米的环形山，利用环形山的地形建设一面口径超过1千米直径的射电望远镜。 因为LCRT用于探测波长大于 10米的电磁波（即频率低于 30MHz），这个波段的电磁波被地球电离层阻挡，目前还没有被观测过，很有可能会和FAST一样做出很多重大的科学发现。 ![](../images/remote-7e6ef1cacbf1a6652553d1cc4a99856aecd466e7e1fdb956acfe560f5c833f6c.jpg) ![](../images/remote-7e6ef1cacbf1a6652553d1cc4a99856aecd466e7e1fdb956acfe560f5c833f6c.jpg) Lunar Crater Radio Telescope（LCRT） 因为要探测的电磁波长达10米，所以LCRT不需要和FAST一样，铺满细密的金属网板，而是用非常稀疏的电线，编织一个巨大的蜘蛛网就可以了。 这样做带来的另一个好处是建设和运输的成本极低。 按照该计划的设想，望远镜和布线的机器人会分离登陆。 ![](../images/remote-d2720f748300919020567ec04eb56f8b7bab8f95cc60192e3fef81a777f55926.jpg) ![](../images/remote-d2720f748300919020567ec04eb56f8b7bab8f95cc60192e3fef81a777f55926.jpg) 在陨石坑中心登陆的是望远镜的网格线缆和接收器，而布线的机器人则在陨石坑边缘登陆。 两者分工合作，最终在陨石坑里构建起一个简易的超大射电望远镜。 ![](../images/remote-e2c363bbdce70e87c526ef43e776d11815005bc5919dadebc6a821300b0e786a.jpg) ![](../images/remote-e2c363bbdce70e87c526ef43e776d11815005bc5919dadebc6a821300b0e786a.jpg) 月球望远镜想象图 图源：JPL 如果对这个项目感兴趣可去访问下面的链接 [Lunar Crater Radio Telescope: Illuminating the Cosmic Dark Ages](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.jpl.nasa.gov/news/lunar-crater-radio-telescope-illuminating-the-cosmic-dark-ages) 这样的地形和位置适合天文射电望远镜基地，但是对其他基地不一定适用。 比如，采矿基地就会要求矿产资源必须富集，更容易采集地下的资源，这样才能降低采矿的成本。 这种基地的选址更多的要考虑地质条件和岩石分布，下图是中科院地球化学研究所绘制的「月球地质图」。 请横屏观看。 ![](../images/remote-65c5bd42c75542692005f6ea2209e37eb0940af3010c0bd1bf76aaa2ade0ef6d.jpg) ![](../images/remote-65c5bd42c75542692005f6ea2209e37eb0940af3010c0bd1bf76aaa2ade0ef6d.jpg) 月球地质图 出处：维基百科 图源： [ScienceDB 科学数据银行《月球1:250万全月地质图》](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.scidb.cn/detail%3FdataSetId%3D972277454573928448%26dataSetType%3Dpersonal%253FdataSetId%253D972277454573928448%26dataSetType%3Dpersonal) 如果是火箭基地，就会要求地面尽可能的平整，这样便于修建着陆和发射的设施。基地最好接近月球赤道，也能降低发射的成本。 如果是太阳能发电基地，也会要求地形便于电池板的铺设和施工……等等 不同的基地对自然禀赋的要求完全不同，选址也会不同。 所以一个月球基地的选址，首先要考虑的应该是基地的用途是什么，再去寻找合适的自然资源，来匹配这个基地用途。 ## 基地的成本 基地的成本包括地球与月球之间的运输成本，基地的建设和施工成本，基地的运营成本比如食物、水、空气和电力成本等。 2014年，在登月45周年之际，Buddy Loans公司曾经估算过在月球上生活的成本，结果是一个以10亿为单位的庞大数字。 ![](../images/remote-ea031d997aa63cac5acc01af0e79b5733d82f3f8498d97ed1641475211d61f5b.jpg) ![](../images/remote-ea031d997aa63cac5acc01af0e79b5733d82f3f8498d97ed1641475211d61f5b.jpg) The Cost of Living on the Moon 出处：[https://www.jpl.nasa.gov/infographics/the-cost-of-living-on-the-moon](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.jpl.nasa.gov/infographics/the-cost-of-living-on-the-moon) 当然，上面的成本估算已经是历史了。 如今已经过去了10年，经过SpaceX等航天公司的技术创新，2024年的火箭和发射成本已经比2014年大幅度降低。 在上图中，LEO（地球低地轨道）的成本还是2432美元/磅，也就是5362美元/公斤，而猎鹰系列火箭已经把成本降到了1000美元/公斤以下。 最值得期待的还是Starship火箭，如果该火箭实现了可重复使用，其单位成本将降到200美元/公斤，甚至更低的水平。 ![](../images/remote-18d48be62bc25e69aea914d2dd67c01640b10146c2db90d3497b2e168593569e.jpg) ![](../images/remote-18d48be62bc25e69aea914d2dd67c01640b10146c2db90d3497b2e168593569e.jpg) 1960年来太空发射每公斤成本 出处：[https://www.newcapitalmgmt.com/news/the-cost-of-space-flight](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.newcapitalmgmt.com/news/the-cost-of-space-flight) 我们正处在航天运力革命的时代，相信再过若干年，航天运送成本甚至有可能再降低一个数量级，也就是降低到几十美元/公斤，接近民航飞机的运货成本水平。 所以从地球前往月球的运输成本将来也会大幅度的降低，从地球往月球送货很有可能会变得很便宜。 这时候地月运输问题的关键就成为，如何降低从月球回到地球的成本？ 目前已知，最可行的、成本最低的可重复运输技术可能是电磁弹射。 因为月球的重力小，只需达到2.4 km/s，就可以脱离月球的引力。由于没有空气阻力，速度也不会衰减。如果有足够多的太阳板提供电力，用足够长的轨道来加速，就能建立一个可复用的低成本发射系统。 2020年，中国运载火箭技术研究院申请了编号为CN112520065A的专利「一种月面电磁发射系统及方法」，下图是该发射系统的组成。 ![](../images/remote-3d9874faf1f047fcf492dd4ee8b3e04e4be4e810b6f0170971eee6d91d309f6d.jpg) ![](../images/remote-3d9874faf1f047fcf492dd4ee8b3e04e4be4e810b6f0170971eee6d91d309f6d.jpg) 月面电磁发射系统组成 有趣的是，在该专利的说明上，好像出现了文字内容的复制错误 > 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种月面电磁发射系统及方法，实现**舰载导弹**的快速实战化发射，有效提高**舰载武器**的实战能力和作战效能。 估计是从舰载电磁炮或舰载电磁导弹发射系统修改而来的设计。 该电磁弹射系统的一个特色是，采用了分叉式的设计，即在不同的轨道弧段分离，可以进入不同的分离仰角，也就进入了不同的轨道。 ![](../images/remote-76e80adb8a80254d81f7c848661e69dddadf4f6c440557ca65ca565e03d86aad.jpg) ![](../images/remote-76e80adb8a80254d81f7c848661e69dddadf4f6c440557ca65ca565e03d86aad.jpg) 电磁轨道示意图 具体的系统设计和说明请查询该专利。 这样的电磁发射系统的轨道设计，要么是直线型的，要么是环形的。但是无论哪一种，都会要求有比较平整的地形来施工，所以月球上的平坦开阔的月海地区就很适合建设这种发射基地。 ![](../images/remote-6b8ad708906e1cd7817a739fb906faff6c7d4c203e2d28e57037b690e607a0dd.jpg) ![](../images/remote-6b8ad708906e1cd7817a739fb906faff6c7d4c203e2d28e57037b690e607a0dd.jpg) 月球地形图 图片出处：[https://airandspace.si.edu/exhibitions/new-moon-rises](https://link.zhihu.com/?target=https%3A//airandspace.si.edu/exhibitions/new-moon-rises) 月球地形图中大片的蓝色区域就是月海。 因为平坦的区域施工成本更低，这些地方会因为交通成本低、建设成本低，将来会逐渐成为人类生活的主要区域。 2013年，日本的清水建设公司曾提出一个宏大的设想，在月球的赤道上修建一个太阳能发电环带。 ![](../images/remote-02b3b57e4d862377c35b8cffa43e8edd3e33dcb64ea12f8cbf345e15a14344b5.jpg) ![](../images/remote-02b3b57e4d862377c35b8cffa43e8edd3e33dcb64ea12f8cbf345e15a14344b5.jpg) 月球因为自转很慢，长达27天，所以夜晚也非常的漫长，接近2周的时间。 处在黑夜的人们没有太阳能可以提供电力，而这个发电环带是环绕月球的设计，就可以不间断的持续发电。 ![](../images/remote-b80633aeaf97cb8d3b3dfa3189350dc81f6634483c9fde60ba5f9f90aa09713e.jpg) ![](../images/remote-b80633aeaf97cb8d3b3dfa3189350dc81f6634483c9fde60ba5f9f90aa09713e.jpg) 环带附近也是人类的生活定居点，在环带中心有一条用于交通的电磁轨道，提供快速的运输服务。 当然，这样的工程过于庞大，已经属于科学幻想的范畴，并不具备真正的可行性。 如果你也对这样天马行空的畅想而着迷，欢迎看我写的另一篇回答： [对月球进行什么改造才能在月球生活？](https://www.zhihu.com/question/23078564/answer/29692146) 综上所述，月球哪里最适合建造基地，最重要的是看基地的用途，另一个要看各种成本，这是一个综合考量的结果，并不是只考虑「水」这一个要素。 [知乎原文](http://www.zhihu.com/api/v4/answers/3482270108)