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【漾濞科普】怎样在月球上建一栋高楼大厦?


这事儿我已经思考好几年了,不骗你,今天豁出去了,准备不吐不快,你们别拦着我。

万事能源先

搞建筑离不开能源,其实搞什么都离不开能源。放眼全宇宙,能源到哪儿都是硬通货。

地球上有煤和石油,一烧就有。而月球,鸟粪也看不见一坨。

不过还好,有太阳能。宇宙在上,月球和地球在这一点上至少是公平的。

在太阳面前,如果说地球是穿着一件白色羽绒服的话,那月球这家伙就是赤裸的

赤裸好,我就想要这种赤裸。月球上白天长达14个地球日,阳光直射的地方,据说温度最高可达150摄氏度,这是一个院士说的,如果有误你去找他。总之,月球上这种高温别说煮鸡蛋,爆炒猪肝我看也是可以的。

充足的太阳能有了,如果你认为下一步我要发电,那就错了。这几年我也不是白思考的。

那下一步干什么?

冶炼钢铁?完全不需要,地球上的高大建筑无不使用钢筋混泥土,但在月球上,一根钢筋也不需要。

月球上的重力只是地球重力的六分之一,这只是一方面。更重要的是,月球上没有强烈的月震,数亿年来都很温和,也没有台风和倾盆大雨,所以,把高楼建得可防8级地震也不是不可以,但是完全没必要。

再说了,别说一栋大楼,就是月球上的一个脚印也能完好的保存数千万年,所以,500年内,基本上除了你自己,还有阳光,不会有别的因素来破坏你的建筑物。

人类在月球上留下的第一个脚印

说起这脚印,我也垂涎已久,若是这地方的所有权被我搞到手,我第一步就是围着它建一个博物馆,以后那些见什么都好奇的地球人来到月球时,这必然会是一个热门景点,门票便宜一些,5个月球币就行。

言归正传,既然不用钢筋,那就只能单纯地用水泥了。可是水泥这东西,使用时还得加大量的水,而水在月球上比黄金还要昂贵10倍以上。那么,用什么?

取之不尽的建筑材料

阿波罗17号行动计划中,收集的月壤样品

在月球这46亿年的历史中,早期的火山喷发,还有陨石撞击,以及持续不断的高低温变换,形成了月球表面独特的月貌。

月球上的微陨石长驱直入,它们撞击月球时,时速最高可达30千米每秒,这种撞击会产生大量的热并融化月壤,凝结后变成微小的玻璃状物质。

半个月100多摄氏度高温,半个月又是零下180摄氏度的低温,热胀冷缩导致月壤的颗粒很细很细,颗粒直径在5微米到15微米之间,应该比水泥还要好使。

整个月球表面,月海中的月壤厚度为4到5米,而在高原地区,月壤厚度在10到15米左右。

总之一句话就是,月壤这种建筑材料是取之不尽,用之不竭的。

现在,能源有了,建筑材料也选好了,下一个问题是怎么建。为此,咱们得借用一点来自地球上黑科技。

 

聚焦型太阳能发电塔

聚焦型太阳能热发电塔

上图这个像灯塔,却比灯塔亮得多的建筑就是聚焦型太阳能热发电塔。其原理很简单,就和传说中的阿基米德忽悠一大群妇女老幼各抱一块镜子,把阳光反射到敌船上一样。

图为位于美国拉斯维加斯西北的新月沙丘太阳能电站

2014年12月,新月沙丘太阳能电站完工现场,2015年9月并网发电。在无人的荒漠搞这种发电场,这也是对地球的有效利用

保守人士见到这种发电设备,第一个反应就是眉头一皱,并问,单位电价是多少,跟煤电相比,合算吗?如果我家用这种电,能省下多少电费?

以上问题我们先放一边,我只想说:作为一个男子,你不觉得这很好玩吗?那么多镜子呀!

不扯这些了。现在,咱们仔细看看,这种发电塔是怎么发电的。

光塔电站使用的一个技术是,太阳光跟踪系统,数千甚至上万面镜子随时根据阳光的角度,实时地调整自己的角度并确保能把阳光反射到塔上。这种技术在过去的过去是难以实现的,但目前已逐渐走向成熟

有了热以后,可以将水加热成高热水蒸气,继而带动涡轮机发电

另一种方式是,利用塔顶产生的的1100℃高温熔化工业流体,比如熔融盐,再通过与蒸汽的热交换从而发电

塔式太阳能电站的其中一个好处是,夜晚也可以持续发电。因为白天熔化的高温熔盐可以存储在一个绝热的大罐子中,罐子的大小依据功率而定,这样的话,能保证太阳落山后,罐里面的熔盐恰好可以发电,直到第二天早晨太阳出现。

太阳能这种绿色能源,在早期一直有这样的观点伴随,那就是绿色能源不绿色。太阳能发电板虽然是零排放,但是,生产太阳能面板的过程却不是。

客观地说,这种观点是不公平的。首先,太阳能发电的历史只有短短的数十年,跟人类发展的历史长河比起来,它就像是一瞬间。刚起步,我们就抛出各种反对的观点,这是不合适的,万一太阳能发电效率未来提高到50%呢?

总之,只局限于当下,只局限于地球,这是缺乏宇宙观的表现,怎么就不想想,现在的太阳能技术未来将大面积地用在月球上呢?

就像捏橡皮泥

回到大楼建设上来。既然地球上的聚焦型太阳能塔能产生1100摄氏度甚至更高的温度,那么在月球上,聚焦后产生的温度就更高了,1800摄氏度是没问题的。

高温有了后,我们可以用它熔化月壤,稍微冷却,月壤就会像已经加水搅拌后的水泥,此时,就随你怎么揉拧了,熔融状的月壤就是大楼墙体的建筑材料,也是地板的建筑材料,要多少有多少。我们要做的是:

熔融——成型——等待冷却。

虽然月球上的建筑无须防风防雨防地震,但有一个东西却不得不防。

10年内不见得有一发微陨石击中建筑,就算击中了,也不一定就正好对准你的床。然而,若是击中你就得去见嫦娥。

因此,我们还得防一下这种长驱直入,时速高达每秒20多公里的家伙。

使用更多的熔融月壤把墙体加厚是一个方法,但同时还得考虑时间成本。所以,我们可以考虑使用双层墙体的方式。

双体墙中间的缝隙是0.5米宽还是1米宽,这取决于微陨石的射入深度,为此,我们可以实地考察一下,查看一下那些子弹头一样大小的陨石,它们平时能射入月面多深的月壤中,如果你有幸发现月面上有一个小洞,且深达1米,那么,我们就把缝隙宽度设为1米,不用担心墙太厚,月壤你是用不完的。

现在的问题是,到底是先把双面墙建起来,再塞入月壤,还是把过程反过来?

这问题我也想了很久,顺序应该反过来。

首先,把月壤狠劲压实,略微成型,让其成为宽1米的墙体,接着,再用聚焦后的太阳光扫一遍墙体,让其表面熔融,凝固后就更加稳固了。

接着,用一块大铁板垂直于墙体,距离墙体30厘米左右,然后,导入熔融状的月壤,冷却后,双面墙中的其中一面就建好了,对面的那一面墙也采用这种办法。

好像,又出现新问题了,上方的方法中提到了一块大铁板,所以我首先得有一块大铁板,这问题我打算这么处理。

月球上有来自中国的“玉兔号”月球车,想必那时它也不工作了,因此,这东西谁捡到算谁的。除了玉兔号,月球上留下的东西多了去了,前苏联发射的“月球号”探测器,总数达到十几个,另外,前苏联和美国发射了多颗环月卫星,它们归西后,也落入了月面。还有,“阿波罗”登月计划时留下的东西就更多了,6个登月舱“下面级”,各种月球车,测量月震的月震仪,激光测距反射器,航天员的便便(这个我不需要)……这些全都可以捡来,熔化后制成大铁板。

说实话,这确实有点暴殄天物。但你别急,这是最坏的打算,也许我还能想到一个既不破坏文物还能制造大铁板的方法,诸位也帮忙想想。

总之,经过各种辛苦,还有背后各种听上去令人无比心酸的讽刺后,我的“秋裤型”月球大厦建好了。

坐在月面上,靠着一块岩石,喝着啤酒,看着这栋大楼,我禁不住开始思考下一个问题。

这房子卖给谁?怎么卖?显然,最顶楼能看到美丽的“地出”,而低楼层看到的景观却一般般,所以,各层的定价应该不一样才是呢。

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本文由科普中国融合创作出品,转载请注明出处。

编辑:纪阿黎

(本文从科普中国微信公众号转载)

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