在2025年10月3日闭幕的第76届国际宇航大会(IAC)上,由中国宇航学会推荐的嫦娥六号任务团队荣获IAF2025年度世界航天奖团队奖,这是航天领域的最高荣誉;美国NASA的马歇尔太空飞行中心也发布了备受瞩目的登月版星舰轨道加油相关的进展。
随着探月事业的发展,建设月球基地再次成为了工程界关注的热点,而地下工程施工技术则成为了实现这一目标的关键。在月球挖隧道,如今还是“异想天开”吗?
月球内部的天然地下空间
近年来发现的由月球古代火山活动形成的地下熔岩管,为月球上的地下工程作业提供了一个难能可贵的机遇。
2017年,搭载LRS雷达的“SELENE号”探测器对月球马里乌斯山洞进行探测后发现,其地下熔岩管深度为地表以下100 m或更浅,可能存在长约50 km的地下通道网络。
月球较低的重力(约为地球的1/6)以及不存在风化过程表明,月球上的熔岩管可能比地球上的更稳定。研究人员认为,进行探索和改造后,这些完整的大型熔岩管地区是建立初始月球基地或开展进一步地下探索的理想地点;还有推测认为,这些熔岩管的内部空间巨大,足以容纳城市。
地下空间的安全性
除了天然结构外,基地藏身月面之下从安全角度来说也是较为合理的选择。由于月球表面没有大气,因此地下基地可以保护未来的月球居民与设施免遭月面恶劣的环境影响,包括真空、陨石、辐射、极端温度、风暴以及其他未知的危险。
技术挑战
尽管地下熔岩管提供了天然的地下空间,可以有效降低建造月球地下设施的难度,但目前要在月球上进行任何作业都是充满挑战的。
挑战1——质量限制。地下熔岩管的存在,意味着建造月球地下基地可能只需要小直径的TBM就能完成。但目前直径2~3 m的TBM总质量就已超过100 t,难以运载至月球,需改用轻量化方案制造TBM部件,如碳纤维、合金等复合材料等。材料的更换将对设备的生产与维护产生影响,应在设计中加以考虑。
挑战2——能源限制。在月球进行作业时,设备能耗是一个需要关注的问题。有限的能源供应意味着TBM必须使用能耗最低的掘进方式,尽可能充分利用所有电能,并最大限度地保存能量,如使用低摩擦轴承,高效驱动系统等。
在能源选择方面,太阳能电池板可在阳光充足的地区运行,但在阴影区域和地下,尤其是在长达150 h的月夜中难以发挥作用; 同时,太阳能电池阵列需要精确的安装位置、较大的表面积和复杂的展开机构。而核能和传统燃料、电池等能源则会进一步增加装备的质量和操作复杂性。
(摘自 隧道网微信公众平台 2025-12-03)