科幻小说家经常会想象人类定居月球后的生活——在月球上建造巨大的玻璃穹顶，穹顶内的环境跟地球上一样，人类在月球上过上与地球相类似的高品质生活。但是，科学记者克里斯托弗·万杰克重新审视了许多科幻作家对月球的想象——在《太空居民》中，他为读者勾勒出人类探月计划的未来，并为读者辨析，哪些想象是可行的，哪些想象是不可行的。
万杰克认为，月球的确有巨大的矿产资源和旅游业资源值得开发，但人类不太可能在月球上长期地定居下来。那么，未来人类在月球上将会过一种什么样的生活？以下经出版社授权摘选自《太空居民》，略有删减。
《太空居民》，[美]克里斯托弗·万杰克著，李平译，方寸
社会科学文献出版社年10月版
原作者
[美]克里斯托弗·万杰克
摘编
徐悦东
科幻作家幻想的玻璃穹顶城市是不太可能实现的
月球上的科学基地和营地一开始会很简陋，与南极的类似，只能容纳4~8人。我们需要进口所有维持生命的资源：空气、水、食物和温暖。随着越来越多的国家和公司对月球房地产感兴趣，这些基地将不断扩大，按照国别相对聚居。庇护所绝大多数都在地下，有点像核潜艇——的确，在太阳能变得可靠之前，用核燃料供电的可能性非常大。就像南极一样，旅游业也将紧随其后。
虽然月球确实提供了一定的重力，但月球上的生活仍然充满了在轨生活才会有的危险。这就决定了我们需要什么样的庇护所。科幻作家经常幻想巨大的玻璃穹顶城市。的确，从那些穹顶散发出来的温暖的黄色光芒确实有家一样的温馨，就像是天上的夜光。但这种结构不切实际，而且不太可能实现，原因有二。
其一，月球受到来自太阳及其他地方的致命辐射。大多数情况下，那些让光进来的东西也能让辐射进来。在地球上，高科技制造业使用金属和先进的过滤材料可能会生产出一种玻璃，它可以过滤掉有害辐射，同时让光穿透进来。但你如何在月球上制造这样的玻璃？
其二，即使你有这种玻璃，而且它也足够坚固，能够承受经常像雨一样降落在月球上的微流星体的冲击，但支撑这样的结构需要巨大的工程。地球上最大的玻璃结构跨度不超过几十米。虽然低重力可以让你在月球上建造更大的建筑，但仅仅可行性就把世界一流设计给干掉了。所谓可行性，指的是劳动力成本、建筑材料、工作场所风险，比如-50℃的低温加上没有空气或气压。建筑作为一种艺术首次亮相月球之前，可能需要花上几十年时间掌握月球上的建筑经验。
我无意冒犯太空插画师，但以下是所有太空定居点的基本原则：先是冰屋和蒙古包，然后是更宽敞、魅力适中的宿舍，再然后，只有当高级艺术得到建筑结构和基本物理原则的支持，并具备了宏伟设计的理由时，才是泰姬陵。
关于月球上这些巨大的穹顶城市：它们为谁建造？谁会住在月球上？月球人口规模的大小将由月球重力决定。如果0.16G的重力不足以让人们正常怀孕，随后也不能让婴儿和幼儿正常发育，就没有人能在月球上繁育家庭。到此为止。定居结束。月球将仅限于成为工业园区和科学乐园，再加上部分旅游元素，也许还有部分养老元素。这反过来又决定了这些短期的月球居民将采用朴素的建筑。
艺术家想象的的月球基地，图片由出版社提供
定居月球，一开始人类可能只能当穴居人
第一个月球基地或营地类似于南极营地，很巧合，也位于月球的两极，那里的温度与地球冬季两极的温度几乎相同。严酷的条件——温度和辐射，意味着工人们每24小时只能在户外待上几小时，而且要住在狭小的圆顶栖息地里。在他们的小屋里，生活很像现在的南极，只是空间更小……或者像ISS（国际空间站）一样，但是要比空间站大一些。他们需要保持严格的锻炼机制，来对抗16%地球重力的影响。当然他们也有非常忙碌的日子，一天到晚进行基础设施建设或科学实验。其中一个好处是可以看到地球的奇妙景色，它的大小是满月的6倍。麻烦的是有毒的月尘，因为静电电荷的作用，它们会粘在任何东西上。
如果历史可以作为参考，月球上的劳动力可能主要是男性。今天偏远地区的矿区和科研地点就是这种情况。年以前很少有女性冒险前往南极；到年，男女性别比例约为20︰1；但到了年，探险队中女性的比例约占1/4。考虑到人们来去匆匆，这只能算是一个粗略的估计。如今，性别平等在一些科学领域得到了体现，但在采矿和资源开发行业却没有那么明显，而正是这些行业可能会转移到月球。月球会不会像北达科他州的巴肯地区那样，成为一个无法无天的新兴城市？~年，大量涌入巴肯地区的男性工人带来了犯罪、暴力、酗酒、不正当性行为和其他令人讨厌的行为。这只是一种推测，但南极的活动并不像各个基地周围的冰那么纯净。
我并不是要把潜在的月球居民描绘成一群穴居人，但随着数量的增加，他们很可能像我们十几万年前的一些祖先那样生活在洞穴里。更准确地说，这些洞穴应该叫作熔岩洞，是数十亿年前在月球早期形成过程中被熔岩侵蚀而成的地下洞群。在我们想去的地方，也就是接近水或其他有价值资源的地方找到熔岩洞的机会非常渺茫，尤其是在我们重返月球后的第一个十年。因此，在不久的将来，我们需要的是简单的基地和人造地下连接系统。但就容纳数百甚至数千名工人而言，熔岩洞可能是一个选择。
和地球上的洞穴一样，熔岩洞可以很方便地变得又宽又平，有些估计有几百米宽。它们几乎是现成的庇护所，可以躲避辐射、流星体，在某种程度上还可以隔绝温度。熔岩洞的温度可能只有-20℃（-5℉）。我们要做的就是把它们密封并且加压，让人们享受正常的，尽管是地下的生活。我们需要依靠人工照明，但这些熔岩洞确实有天然的天窗。NASA的月球勘测轨道航天器（LunarReconnaissanceOrbiter）已经拍摄到数百个洞，这些洞看起来像是进入地下洞穴的天窗。日本的“月球女神号”（SELENE）月球探测器在月球北半球风暴洋（OceanusProcellarum）的马利厄斯丘陵（MariusHills）地区发现了一处地下结构，它看起来像是一个5万米长、米宽的洞穴。
一些天然洞穴加上一个穹顶，就可以形成一个巨大的、加压的庇护所。离阿波罗11号着陆点几百千米远的静海洞（MareTranquillitatisHole），是在月球上安营扎寨甚至是建造月球旅馆的可选之地。它长宽大约90米、深米，有点像体育场。这个洞的底部似乎足够深，不受直接太阳辐射和大多数宇宙射线的威胁，在两周的太阴日期间可以用镜子将太阳光反射到地下区域。底部的昼夜温度范围似乎非常适合居住，为-20℃~30℃（-5℉~85℉）。
不要忘了我们还需要呼吸。虽然月球上没有空气，但月球土壤富含氧。氧在质量中的占比高达45%，只不过都被锁在诸如二氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）、氧化铝（Al2O3）、氧化铁（FeO）和氧化镁（MgO）等矿物质中。开采这些矿物将释放氧气供人呼吸。除采矿外，NASA正在试验就地资源利用（In-SituResourceUtilization，ISRU）产生氧气的方法。一种方法是将水（H2O）分解成氢（H）和氧（O），前提是有充足的水。另一种方法是利用温室植物进行二氧化碳/氧气循环，下文将进一步说明。还有一种方法是将土壤加热到℃左右，然后与（进口的）氢气混合，生成水，再得到氧气。其中一个项目是先驱者月球本地制氧试验台（PrecursorIn-situLunarOxygenTestbed，PILOT）。该试验台于年建成，其生产率相当于每年生产0千克氧气，以支持月球前哨站。
在月球旅行，我们能玩什么项目？
现在该来找点乐子了。旅游业肯定是月球的未来。
人们很容易将两周的月球之旅想象成年前的非洲狩猎之旅。最初是为富人准备的，带有一丝危险，但肯定不是为孩子们准备的，至少一开始不是。有几家公司已经在计划各种可能性。一种类型的旅行是飞越。这可能很快就会实现，就在2世纪20年代初，近地轨道旅游业建立之后。因为飞到月球但不着陆，并不比发射到离地球几百英里的轨道上困难多少或昂贵多少。年，SpaceX宣布，该公司第一位为这种旅行付费的客户是前泽友作，一位日本的亿万富翁，靠在线服装销售发家致富。前泽友作计划带上至少5名艺术家，实施一项叫作“亲爱的月球”（DearMoon）的计划。这趟为期5天的太空之旅将搭乘SpaceX的重型猎鹰火箭BFR，很可能在年进行，目前BFR正处在研发阶段。
不过，让我们快进一点，想象一下到21世纪中叶，真正的旅游业会是什么样子。
总有一天，到月球旅行会变得足够安全、足够舒适、足以负担——这里指的都是相对的——对于那些到阿斯彭滑雪的人、达沃斯年会与会者以及诸如此类的富人，将有能力登上月球参观。这一直都是酒店经营者的目标。年，康拉德（Conrad）的儿子巴伦·希尔顿（BarronHilton）在美国航天学会（AmericanAstronauticalSociety，AAS）的一次会议上提出了月球希尔顿的概念，比阿姆斯特朗和奥尔德林在月球上行走还早了两年。他设计了一把模拟的房间钥匙，甚至还设计了一张预约卡，但显然没有想到有一天能够通过互联网进行预订（钥匙是什么）。现在讨论酒店概念是否像半个世纪前讨论它一样愚蠢？我会大胆地说不，因为技术最终会使这一切成为现实。
如前所述，为酒店建造一个大型穹顶将是一项具有挑战性的月球工程壮举。一个更合理的方法是建造一个大小适中的地下旅馆，里面留有几个观赏圆顶，你可以每次在圆顶里待上几小时，暴露在少量的辐射中。窗户必须有，这一点我同意。对游客来说，从月球上看风景是它的三大基本魅力之一。另外两个魅力是低重力和历史遗迹。但排在第一的，肯定是景观。
“无比壮丽的荒凉”，而且“比地球上任何地方都荒凉”。这就是布兹·奥尔德林（BuzzAldrin）曾经对着月球说过的话。这听起来可能不像是一个卖点，但在美国的恶地国家公园或北非的撒哈拉沙漠，荒凉的景色确实有它的美丽。唯一不同的是，整个月球都是这种荒凉的景色，笼罩在黑色的天空之下。月球的地貌主要由月海、高地、环形山构成。之所以叫月海，是因为从地球上看，它们就像海洋一样，是古代火山喷发形成的巨大干燥的平原。月球高地，或者叫“台地”，是比月海海拔更高的没什么特色的平原。环形山是很久以前小行星和彗星撞击形成的。站在一座巨大的月球环形山的边缘，想象造成它的撞击，肯定会令人惊叹不已。
但是，月球上真正美丽的可能是地球。它呈一个巨大的球体出现在天空中，大小是我们从地球上看到的太阳或月球的6倍。从月球上看，地球在一个月的时间里会有盈亏变化，从酒店的观景台上可以看到漩涡状的云团和大风暴。这种景色令人惊叹，很难限制自己待在玻璃下的时间。无论白天黑夜，地球都是可见的。与过去或未来的任何“殖民地”相比，这里的景色独一无二——如果你在月球的正面，就能永远直接看到故国土地的景象。
因为月球上没有空气，星星就不会闪烁或变形。它们看起来会比从地球上看到的稍微大一些，颜色也更多一些。此外，由于光污染极小，你可以用肉眼看到更多的星星——这一景象或许可以与电力时代之前大多数人所看到的景象相媲美。地球从太阳前面经过时，也会出现可预测的日食，这是人类还没有见过的奇观。
由于低重力，各种活动令人大开眼界。在安全的加压旅馆里，你可以通过拍打人工翅膀飞行。这需要一些力量和练习，但理论上肯定是可能的，只要手臂能够产生足够的扑力，就可以在0.16G的环境中保持在空中。你可以跳10英尺高。但这并不危险，因为你落到月球表面的速度也会更慢。你还可以举起至少是地球上6倍的重量。你可以用一只胳膊把你的同伴举起来扔出去。月球上的一个乐趣就是玩一些反常的运动。低重力再加上蹦床，你可以达到惊人的高度。不过，有一种奇怪的感觉是，所有东西的移动速度都变得更慢了。在低重力情况下，你会以地球上1/6的速度滚下斜坡。杂技会更容易些。
哈里森·施密特猜想，人们在月球上滑雪可以滑得相当好。他采用越野滑雪者的动作在陶拉斯·利特罗谷（Taurus-Littrowvalley）前行。他选择了这种技术动作而不是著名的月球兔子跳。他甚至对他的搭档尤金·塞尔南喊道：“真糟糕，我没带滑雪板！”然后开始做滑雪的动作并发出滑雪的声音。施密特想象着越野滑雪板在这种地形上高效滑行的场景，以及滑雪板沿着暴露在阳光下的环形山滑下去的场景。在这些环形山里，天气不会太冷。撞到树上的可能性为零。
既然我们在户外玩儿（外面存在各种危险，肯定不是一个健康的环境），那我要提醒你，你可能跑得过或滑得过日落。因为太阳落山很慢，如果你在赤道上以16千米/小时以上的速度向西移动，你就能走到黑暗的前面。当然，你永远不可能长时间保持这个速度，但在地球上，你需要坐飞机才能跑得比太阳快。也许你可以用这个事实来打动你在月球滑雪小屋的朋友。
从绕月球飞行的阿波罗8号上看到的地球升起，图片由出版社提供
最初的游客可能住在月球极地营地。对这里的旅游业来说，一个明显的不利之处是，几乎永远有光照，妨碍人们看星星，而且远离历史古迹，也就是阿波罗登月计划期间宇航员到访过的6个地点。在阿波罗11号着陆点附近的静海洞建造一家名为“静海基地”（TranquilityBase）的酒店该是多么诱人啊。那里有很多值得一看的东西：人类在月球上留下的第一个足迹；不会飘动的美国国旗；以及“鹰”登月舱的下降级上挂着的一块铭牌，上面写着：“来自地球的人类首次踏上月球。年7月。我们为了全人类的和平而来。”第一次登月留下了总计约件物品，大部分是纪念品、工具和装备。新墨西哥州立大学的月球遗产项目（LunarLegacyProject）保存了所有已知的详尽清单，还有一张地图——所有这些都位于月球黄金地带，其所有权将挑战《外层空间条约》。
另外五个阿波罗计划着陆点对美国游客也将具有重大历史意义。那三辆月球车还待在原来停着的地方。毫无疑问，来自俄罗斯、日本、欧洲、中国和印度的无人探测器着陆点（有时是故意坠毁的）将成为这些国家公民参观的地点。阿波罗12号的着陆点——知海（MareCognitum），位于广阔的风暴洋地区，将会是一个特别有趣的地方。据说月球博物馆就在那里。所谓的月球博物馆是一个一英寸大小的陶瓷片，六位艺术家——罗伯特·劳森伯格（RobertRauschenberg）、大卫·诺沃斯（DavidNovros）、约翰·张伯伦（JohnChamberlain）、克拉斯·奥尔登伯格（ClaesOldenburg）、福雷斯特·迈尔斯（ForrestMyers）和安迪·沃霍尔（AndyWarhol）——每人在上面雕刻了一幅简单的图画。沃霍尔画的是阴茎或者说是火箭船。据说，这块瓷片被包裹在月球着陆器的一条腿上。瓷片确有其事，当然，它落入了一位未透露姓名的NASA签约工程师的手中。问题是，工程师是否真的把艺术品放在了着陆器上。他告诉首席艺术家迈尔斯，他真这么干了。
月球上的交通会是怎么样的？
在月球上经营旅馆绝非易事，主要是因为对工人和物资的需求。这些工作人员可能一次在月球上生活一两年，就像在南极一样，驻留时间取决于低重力对健康影响的严重程度。工作人员可以带领旅行团。或者，带你到月球的小团队可能会兼任导游。在月球上从一个历史性的着陆点前往另一个着陆点，或者在熔岩洞、庇护所以及村庄之间往返，都需要先进的基础设施。飞机不能在没有空气的月球上飞行。喷气背包并不是不可能的，但它们要消耗大量燃料。月球车或四轮车的移动速度类似于高尔夫球车，除非你有足够的时间、食物和保护措施，否则不适合用它们穿越数百英里的沙质丘陵地带。磁悬浮列车是理想的选择。在没有空气阻力的情况下，它们的速度可以像飞机一样快。火车车厢将会加压，非常舒适。铁轨可以用月球上的铁锻造而成。但考虑到恶劣环境下锻造和铺设铁轨所要付出的劳动，这项工作将耗费数年时间。
月球运输将从简单的带轮子的加压月球车开始。阿波罗时代的四轮车——确切称呼为月球车（LunarRovingVehicles，LRV）——最高时速为16千米/小时。由于在0.16G环境下的牵引力减小，再加上月尘会飞进车子的轮毂和底盘里，所以想大幅提高速度可能比较困难。你可不想在相距数百英里的两个月球基地之间抛锚。那就等于死亡，因为供给已经耗尽，白天的炎热或夜晚的寒冷即将来临。行进缓慢但稳定的大轮漫游车比较合适，可以装载足够两周用的补给，但需要从地球运送过来。将这些车辆运送到月球花费巨大。可以想象，在头10年左右的时间里，市场上的需求巨大，但可提供的数量有限。
一种可行且相对简单的交通方式是悬索系统（SuspendedCableSystem），类似滑雪场使用的那种。缆车的优点是远离有毒月尘的高度。它们也可以移动得相当快，因为没有空气阻力或侧风。不像道路需要混凝土（还需要珍贵的水来制造混凝土），或者绵延数英里的铁轨，悬索系统只需要在月球表面设置一些关键支撑点。一个更超前的想法是月球跳跳车，但很难对其进行描述，因为它们目前还不存在。这个想法是给车辆装上四条有弹性的腿，这些腿一下能把车辆推出很远的距离，就像跳蚤跳一样。低重力意味着车辆可以很容易地弹起并且轻轻落下。
在交通基础设施到位之前，月球工人将局限在基地周围几十公里半径范围内，用月球车、喷气背包或简单的设施可以在几小时内到达。这种交通状况会严重阻碍旅游业的发展，更不用说让人们在那里舒适地生活一段时间的宏伟计划了。简而言之，你将被限制在基地，就像在南极越冬的那些人一样。
月尘——在月球生活无处不在的危险
如前所述，在月球上生活将面临许多严重的健康风险。许多风险可以通过适当的庇护所降低。然而，低重力很可能成为月球文明发展的绊脚石。长时间处于低重力状态下，到访月球的人有可能面临再也无法回到地球重力环境的风险。也许存在一个无法回头的临界点，但是，目前科学界还不知道。也许在月球上生活10年后，你的身体就可能再也无法适应地球上的生活。回来的时候，你的骨头可能会粉碎。我们对不完全地球重力的长期影响一无所知。绝对一无所知。
在轨城市比月球住所有更多的优势，因为在太空住所你可以管控重力。你可以旋转整个轨道装置来模拟地球重力。然而，一旦你到了月球表面，建造一个旋转的世界就会变得过于复杂而不切实际。你需要建造一个室内购物中心大小的摩天轮，旋转的角速度要让乘客——也就是月球上的居民——能感受到脚下的离心力，但又不会把他们压在墙上动弹不得。这样的计划已经存在，目前只在科幻片中看起来是可行的。
再来一次。全是关于“为什么”的问题。为什么要一辈子生活在月球上，那里没有空气，没有水，也没有鲜艳的色彩，还要抚养孩子，而且探索外部世界的能力有限，难道就是为了待在一个地下旋转轮里吗？它的吸引力在哪儿？参观，没错。但这种新奇感很快就会消失。在这种情况下，如何将数十万或数百万人吸引到月球上居住？地球上的极端贫困是一种悲惨的存在，但至少你有重力和空气。
除了低重力问题，我们将很难保护自己不受有毒月尘的侵害。实际上，用“尘埃”来形容这种物质并不恰当，尘埃是指某种蓬松且易于擦拭的东西。月尘就像石棉一样，锋利且粗糙。月尘之所以这样，是由于微流星体和辐射的持续撞击将月球土壤凿成了微型武器，就像早期人类把岩石砸成尖矛一样。月球上缺少液态水，从而导致月球土壤永远不会被侵蚀成光滑的形态。
科学家发现，月尘通过呼吸进入人体后会穿透并杀死肺细胞，或者造成无法修复的DNA损伤，如果我能造一个术语的话，就将之称作“月球土壤作用”（lunarregolithosis）。尽管阿波罗计划的科学家在月球表面停留的时间非常短，但他们还是受到了月尘的影响。哈里森·施密特不小心吸入了一些，就出现了整整一天的花粉过敏症状。月尘很难避免，因为它带静电，容易附着在所有东西上，而且在低重力环境下受到扰动时沉降缓慢。更糟糕的是，在离地面几英尺的地方似乎存在月尘喷泉或溪流，这是静电悬浮现象造成的结果。所以，即使你不在月尘中玩耍，只要走到外面，你的宇航服上就会沾满灰尘。然后你又把它带进了栖息地。
尤金·塞尔南是最后一位在月球上行走的人，他在年阿波罗17号的技术报告中注意到了月尘问题的严重性：“我认为月尘可能是我们在月球上进行常规作业的最大障碍之一。我认为我们能够克服其他生理、物理或机械问题，但月尘不行。”月尘甚至堵塞了宇航服的拉链，危及宇航服的完整性。如果他和施密特在月球上待的时间再长一点，那么他们的宇航服和设备都有可能出现故障。
由于这是在最长也是最后一次阿波罗任务之后才被记录下来的，NASA还不知道需要什么级别的保护才能确保宇航员安全，更不用说保护长期居住在月球上的居民了。这与我们知道如何保护自己不受太阳和宇宙射线的危害形成了鲜明对比。防止月尘可能需要一个类似于清除石棉的净化和排气系统。这就是所有人在月球上的生活。
月球的地球化是无法想象的
住在其他卫星和行星上，总是会有被困在酒店里的感觉，最好也不过是困在了室内购物中心。你永远不会体验到在外面的感觉。即使你在外面，那也不是外面，因为你被限制在需要空气、压力或辐射保护的宇航服里。没有风吹过你的头发，永远不会有。也许你可以用风扇将室内的空气吹过你的头发，但永远不会有真正的风……或真正的雨……除非我们把这个地方改造成地球。
对月球进行地球化改造——也就是说，让它成为一个迷你地球，这样你就可以在没有防护装备的情况下在月球表面行走。但即使一切进展顺利，那也是未来几个世纪的计划。月球地球化的整个前景是杰出工程和拙劣逻辑的结合。至少，我们必须制造大气。最主要的方法是故意让50~颗彗星轰炸月球。（以某种方式）从太阳系边缘得到这些彗星。这可以同时增加与海洋水量相当的水和大量氮，同时将土壤中的氧气释放到空气中，并将月球自转速度提高到每天24小时。但这样精心策划的破坏需要将月球居民疏散一个世纪左右，因为你要让它自我修复；然后，每隔几千年还要重复一次这个过程，因为月球没有磁场，无法阻挡太阳风在较短时间内吹走大气的主要成分。
月球温室模型，图片由出版社提供
但如果有技术能做到这一切，我们反而更加可能去建造大量的在轨城市，因为在那里我们可以控制重力水平。需要明确的是，改造月球仍然不能解决重力问题。火星地球化，没有这个问题。这很好，花上几个世纪的时间就能实现。月球地球化？很愚蠢，除非有一种我们今天无法想象的技术，能让我们在不破坏现有居民生活的前提下，快速将月球改造成地球，否则根本不应该讨论这个问题。
我所看到的方向是，工业化的月球上有短期驻留的工人，他们依靠地球提供食物和其他供给。好饭不怕晚。我们不能仅仅因为以前去过月球，就直接跳到月球上开始。在人类重返月球之前，最明智的做法是准备好基础设施，比如月球通信卫星，让宇航员能够跨越月球地平线，实现远距离交流。电信公司正在竞相为月球建立4G蜂窝数据网络，前提是要有市场证明其投资的合理性。
一系列绕月在轨基地也可以为补给和疏散提供宝贵的安全保障。我们在南极的基地现在非常稳固，因为这样的基础设施已经到位，使这些基地能够发挥作用，而不需要额外的高昂维护费用。第一批探险者踏足这片冰雪大陆约50年后，基地才得以建立；又过了50年，往返南极才成为很平常的事情。同样，在阿波罗计划50年后，我们正处在永久重返月球的道路上。
原作者
[美]克里斯托弗·万杰克
摘编
徐悦东
编辑
张进
导语校对
赵琳