对月球进行什么改造才能在月球生活？

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自小就很喜欢看《鲁滨逊漂流记》，对荒岛改造很有兴趣，从而产生了对月球改造的疑问。
移居月球应该需要做更多的探索和改造，比如说：建立大气层，建立植被，建立生物链等等。
希望知乎上的朋友能够为我解答。
加一个疑问：低重力是否会对人的骨骼密度、血液循环等造成影响？如果会，在这个方面上应如何改造？

美国宇航局NASA决定继续尝试 “阿耳忒弥斯”计划，以巨型火箭“太空发射系统”（SLS）和“猎户座”飞船作主力、配以SpaceX的“星舰”飞船，要在2025年把人送上月球。几乎与此同时，中国航天五院508所果琳丽研究员在月面制氧技术上取得突破，这项技术能从月球表面的月壤中提取氧气，供宇航员呼吸。


“阿耳忒弥斯”计划
月球表面几乎是真空，只有最贴近月面的地方存在微量氢、氦、氖、氩、钠和钾原子，每立方厘米空间里大约有80000个原子，看起来很多？实际上把整个月球表面的气体收集起来也不超过10吨。
人不能靠呼吸氢气或惰性气体生存，我们需要氧气，月球上有氧气吗？准确来说是有的，只不过，月球表面的氧气并不是以气体形式存在，早在几十亿年前，所有的氧气都与其它元素结合成化合物，变成了石头和粉末。


月球表面有很多氧
通过对从月球表面采回的岩石及月壤样本进行分析后，科学家们发现这里绝大部分都是氧化物，因为没有水和酸参与反应，月球表面的矿物成分极其简单，而其中氧就占了物质总量近44%！
氧是一种活泼的化学元素，它非常容易与其它元素发生反应，所以尽管它在宇宙中广泛存在，你却很难找到游离的氧气。地球大气中几乎所有氧气都是几十亿年来由微生物和植物从二氧化碳中分离出来，月球上没有二氧化碳，没有液态水，更没有蓝藻，因此我们需要用科学方法提取氧气。


电解铝工艺
如果你了解电解工艺，对铝的生产应该会很熟悉。在电解制铝车间里，人们将氧化铝粉末溶解到950~970℃的熔融冰晶石中，再通过石墨电极输入强大的直流电，就能将氧和铝分开，其中铝是主产品，氧气是副产物。氧气在高温的石墨电极旁边产生，它能很快与石墨里的碳发生化学反应生成一氧化碳和二氧化碳。


庞大的电解铝车间
月球表面有充足的光照资源，因此可以通过太阳能电池将光能转化为取之不尽的电能，再利用高温电解的方法制取氧气，同时得到我们所需要的金属。
那么，月球表面的岩石可以制取多少氧气呢？
每立方米月壤中平均含有1.4吨矿物质，这些矿物质基本都是氧化物，其中包含了大约630千克氧气。一个成年人每天大约需要800克氧气来维持生存，630千克氧气大约够一个人使用2年。月球表面积大约有3800万平方千米，如果我们将月表10米深的矿物质都拿来冶炼，得到的氧气就足够80亿人呼吸10万年！这还没考虑二氧化碳重复使用的情况。


月球矿场想象图
与传统电解铝工艺相比，果琳丽研究员的熔融制氧技术更加简单：通过高温将月岩和月壤加热到1600~2500℃，使其变成岩浆，再通电进行电解，氧气就能从熔岩中释放出来。这样做的优点是效率比较高，每1000克月壤可以制取200~300克氧气，污染小，所有材料都可以从月球表面就地取材，不需要冰晶石之类的溶质，还能获得有用的金属。
然而以目前的航天技术水平，任何在月球表面开展的工业活动，其成本都是天价。


“星舰”着陆月球想象图
就拿美国“阿耳忒弥斯”计划来说吧，为了将两名宇航员送上月球，他们需要用SLS火箭将“猎户座”飞船送到环月轨道。“猎户座”没有在月面着陆的功能，得再从地面发射“星舰”飞船。星舰飞船没有足够燃料飞到月球，它得先绕着地球兜圈子，SpaceX从地面发射5~10艘星舰给它加油，之后才能飞去月球。“星舰”飞到环月轨道与“猎户座”对接，再载着宇航员降落月球。从月面升空后，宇航员需要再“倒车”乘坐“猎户座”返回地球。
如此复杂的登月程序，令人眼花缭乱的一系列对接和飞行，每次耗费成本都要数十亿美元。
SLS火箭还没试飞过，至今已经花掉了230.11亿美元（包括通胀，下同）；“猎户座”飞船也花掉了228亿。NASA估计这两头“吞金兽”接下来每年都至少吃掉20亿美元，即便计划顺利实施，SLS每次发射还得再烧20亿（未平摊开发费用），飞船的钱没法算。
这还没考虑“星舰”的价钱，它至今依然是几个不锈钢桶，即便是建成之后，SpaceX依然需要通过大量发射来证明自己足够可靠。


SpaceX的“星舰”工厂
相信今天的美国人会十分想念55年前的“土星五号”火箭，这枚重达2970吨的巨无霸能一次将48.6吨荷载送到月球，它从来没有失败过，即便计算通胀它发射成本也不超过13亿美元。然而这枚火箭突然消失了，包括美国人自己也无法复制它。
登月飞行如此昂贵，你能想象向月球发射一个大功率太阳能发电站、氧气工厂和挖掘设备需要多少钱吗？我们需要去月球做些什么才能收回这么多成本？它是否是可持续的呢？


保护好地球，清新空气免费
半个多世纪以来，科学家已经对月球进行了多次探索和详细研究。总体来讲，月球有许多科学研究价值，但看不到任何商业开发价值。如果为了支持几名航天员短期驻留，我们只需要携带一罐高压氧气就够了，完全没必要大费周章地在月面建设氧气工厂。
有那个钱，不如把地球建设、保护得更好，让我们的子孙可以无忧无虑地呼吸。

太空殖民，如果还将各种材料从地球“拖家带口”出去，那将是不明智的。一定得考虑“就地资源利用”（ISRU），从这个角度去思考，方向和商机就全来了。



美国NASA1989年对于月球殖民地的描述

一、水
人的生存离不开水，有个说法“在沙漠中，黄金无用，唯水无价。”和70%被海洋覆盖的地球相比，月球就是个超级荒漠。
咱总不能带着桶装水上月球吧。



月球~~~走起~~~

然鹅，月球上确实是有水的，美国、苏联、印度的探测器以及我国的嫦娥一号都发现了月球上有冰态水的证据。原来，月球的南北两极处有很多地方常年“暗无天日”，接触不到太阳的照射，是“永久阴影区”。水只有在这些地方才能得以保存，否则早就被阳光加热挥发掉了。
相比而言，南极的水分更多。所以，月球南极附近很可能是殖民月球的第一站。
前进吧！向月球南极！



月球南极（左）和北极（右）的表层冰分布，蓝色表示冰的位置

所以，第一个商机就是月球上的自来水公司，作业方式为：从冻土中提取水。
根据之前的采样，“永久阴影区”的表面冻土中约含有5.6±2.9%的水，其中还混有氨、二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、甲醇、甲烷、乙烯等物质，更多的是附着在其他无机物质上的羟基（OH）。
下图展示了一种“热采矿”工艺，用精心设计的镜子或透镜将太阳光射入环形山的“永久阴影区”里，让冰升华成水蒸气，两边各放置一个冻干机，让水蒸气凝结成水，搜集起来。





一种想象中的热采矿技术，用镜子将太阳光照射到环形山里的永久阴影处，将那里的水变成水蒸气提取出来。

下一步就是净化，这个不难，离子交换树脂+反渗透膜即可搞定，这个可以从地球上带来，可以使用一定的周期，定期更换即可。



RO膜需要带几套。】（图片来源：LG chem.

在月球上，水不光是人类生存的必要条件，还有其他妙用，我们后面慢慢看。
二、氧气
水的问题解决以后，第二个核心问题就是呼吸问题。咱不能总带氧气瓶上去啊，那玩意老沉了。



月球呼叫地球，来几罐这玩意，缺氧了！地球：好嘞，等几天啊。月球：~~~

现在太空飞船里，宇航员的氧气主要来自水的电解，还有一种方法叫做固体燃料氧气发生器（SFOG），也叫“氧气蜡烛”——将氯酸钠（NaClO 3）和铁粉（Fe）混合，点燃后就会产生氧气，反应式如下：


一千克SFOG可以提供一个成年人6.5小时的氧气，显然供给不了长期的殖民生涯。在月球上，水更是一种极度稀缺的资源，直接电解水真是“暴殄天物”。所以，在月球上，不进行“就地资源利用”还真是不靠谱。



宇航员正在检查宇宙飞船上的SFOG组件

月球表面的化学成分主要有：石英（二氧化硅SiO2）、氧化铝（Al2O3）、氧化钙（CaO），氧化铁（Fe2O3）、氧化镁（MgO）、二氧化钛（TiO2）、氧化钠（Na2O），都是含氧物质。约莫估算一下，月壤里的氧元素约占40-45%。但要把其中的氧元素提炼出来，都不是简单的事情。
美国的拉里·弗里森（Larry Friesen）在《在月球上获取氧气的过程》一文中，提到了7种提取氧气的方法，均需要非常高的能量。



月壤元素分析，氧（Oxygen）占42%。

其中最成熟的一种方法是用氢气还原钛铁矿（Fe2TiO5或FeTiO3），反应式如下：
FeTiO 3 + H 2 ----> Fe + TiO 2 + H 2 O
问题来了，氢气从哪儿来呢？
当然还是电解水了：
2H 2 O ----> 2 H 2 + O 2
刚才不是说水精贵吗？现在就不吝啬了？
看清楚啊，这是个“循环经济”啊！第一步反应已经得到了水，可以重复循环使用，总反应式如下：
2FeTiO 3 ----> 2Fe + 2TiO 2 + O 2



钛铁矿，月球上铁和钛资源都比较丰富。

月球上的钛铁矿本身会捕捉到一些太阳风里的质子（氢），钛铁矿的加工过程还将产生氢这种在月球上宝贵的资源，所以上述制氧过程会净产生一些额外的水或氢，这是利好。



太阳风会给月球带来一些氢资源和氦资源。

等到月球殖民地初见规模，可以携带一些植物种子过去，在室内培养绿植，增加氧气浓度。



月球园丁，走起~~~

三、能源
从前两点我们能看出，水也好，氧气也好，均需要能量支撑。前期我们可以携带一些核电池，它们可以永久工作。



“好奇号”火星车上就用到了核电池。

NASA的核电池已经非常成熟，在好奇号火星探测器等处已经应用的非常普遍。其中使用的主要是钚238的化合物，如二氧化钚，钚238辐射出的主要是α粒子，用一张纸就能阻挡，因此非常安全。



核电池的核心材料：二氧化钚（PuO2），因内部放射性衰变而发红光。

但本着“就地资源利用”（ISRU）的精神，还得优先考虑月球上的自然能源。在可控核聚变发展出来之前，月球上最廉价的当然是太阳能。
月球上的昼夜每月（27-28天）循环一次，如果我们选择首先殖民位于月球南极处的某环形山，某些突出的地方可以永久接收到太阳的照射，在这里建造太阳能发电站，实在太理想不过了！



幻想图，在环形山的周围突出部建造镜子反射太阳光，投射到环形山的永久阴影区，或照明，或热水，或发电。

将太阳能电池板大批量携带到月球，不太现实。还得利用月球表面的材料，月壤里45%都是二氧化硅，将其中的硅不断提取出来，根据人类目前科技水平，这不是难事。所以在月球上第三步就是要建一个太阳能电池工厂，假以时日，在月球上建造一个完整的太阳能电池阵列，就可以提供整个月球殖民地的能源，甚至还有可能传输回地球，供应未来的火星殖民地。
风险在于微陨石的撞击，这是后话。



假想中月球上的太阳能电池阵列

四、建筑
先别考虑盖房子，大规模搞房地产，那太费周折了，还惧怕微陨石。
还是那句话：“就地资源利用”！“就地资源利用”！“就地资源利用”！重要的话说三遍！
在地球上，咱人类曾经“穴居”过，在月球上，可能也得考虑先经历一下“穴居人”的阶段。
月球上，还真有这样的理想场所——月球熔岩管。



想象图，宇航员正在探测月球熔岩管，作为自己的栖息之地。

古老的月球上也曾发生过火山喷发，岩浆通过火山的管道喷射出去，当熔岩流的表面变硬以后，内部的流质岩浆会倒退回去，管道可能会排空，形成一个中空的空隙，这就是“月球熔岩管”（Lunar lava tube）。
如今冷却下来的月球上，已经找到了若干熔岩管。有一些熔岩管很细长，也有一些比较宽敞。比如2011年， NASA的月球勘测轨道飞行器（Orbiter）对马里乌斯丘陵地区熔岩管的观测表明，这个熔岩管有36米深，内部却足有65米宽。后来美国的重力探测器（GRAIL）发现月球上存在一些宽度达1公里的熔岩管。这为我们未来在月球上的“穴居”生活提供了巨大的空间。



想象图：将一种漫游车放入熔岩管内，进行探测，月面上的着陆器为它提供通讯等支持。

选址结束，下面就要考虑建筑材料了。
前面讲了月壤的主要成分里有硅、铝、钙，这都是理想的混凝土材料。早在1985年，美国匹兹堡大学的科研人员就提出，用月壤加工“月球混凝土”的想法。只不过，这里又需要水，月球上的水资源可真是“精贵”啊。
除此之外，月壤里丰富的二氧化硅可以被加工成玻璃纤维，显着提高建筑材料的强度，并减轻重量。



美国爱好者，自己按照月壤配方制作的“月球混凝土”。

但需要注意，月球的重力很小，只有地球的1/6，这一点有好有坏。在地球上，很多建筑材料是靠重力铸造来定型的，在月球上就不一定适用了。虽然我们已经掌握了压力铸造技术，但并不是每种材料都适用。
你一定想到了，近年来发展起来的3D打印技术在月球上找到了最好的应用场景。



用1.5吨重的模拟月球尘埃进行3D打印，以证明使用月壤建造月球基地的可行性

来吧，月球混凝土工厂和玻璃纤维工厂HR招人，管食宿。



熔岩管里造房子，搞基建，走起。

五、作物
说起食宿，又是一个大问题。尤其咱中国人，住的凑活就行，吃一定得吃好。可从地球上运送新鲜的食品上月球，又是一件苦差事呢。
本着“就地资源利用”的精神，你是不是想起了《火星救援》里的种土豆？



影片《火星救援》剧照

之前已经在取回的月壤里做过模拟实验，发现番茄和小麦是可能在月壤里发芽的，这就是我们的希望！番茄面有望，能不能加个鸡蛋就要看看后续能不能建个养鸡场了。



月球餐馆指定食品——番茄汤面

根据之前提到月壤的主要成分，你会发现无机矿物特别多，简直就是一个干涸了的盐湖。而碳、氮、磷等生命必需的元素特别少，所以前期的耕种作业会非常有限。如果我们要耕种更多样的作物，就需要对其进行补碳、补氮。
具体怎么办呢？反正从地球上大规模携带这些元素极其不经济。有句古话说得好：“肥水不流外人田！”我只想说，宇航员们，请留下你们的便便，这都是月球殖民地的宝贵财富。
用面壁者的话来说：“这是计划的一部分。”


还有一种更有效的方法，就是用细菌改造月壤。这里最有希望的就是蓝细菌，在地球上，它们几乎无处不在，水体、土壤和生物体内就不说了，甚至在各种恶劣环境（比如冰原、盐湖、荒漠）中都可找到它们的踪迹。
将它们投放到月球上，可以分解月壤、参与光合作用并产生一些固氮效果，蓝细菌可能会是引领月球殖民计划的“先锋生物”。



蓝细菌（Cyanobacteria）

<hr/>小结一下，排个序吧：
自来水厂——制氧工厂——太阳能硅片工厂——建筑材料厂——种植场——餐馆——……
好了，月球殖民地科技树我已经给你排好了，你是不是已经摩拳擦掌，想感受一下不断听到的“construction complete”。



come on！月球上来玩红警~~~

当以上基建结束以后，我们只能算是在月球上立了足，这才只是月球殖民的第一步。然后我们就可以撸起袖子加油干了，还有很多未来的超级项目在等待着我们。
争取下周更新~~~
参考资料：
1，《Commercial Lunar Propellant Architecture——A Collaborative Study of Lunar Propellant Production》
2，https://science.howstuffworks.com/oxygen-made-aboard-spacecraft.htm
3，https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/on-second-thought-the-moons-water-may-be-widespread-and-immobile
4，《Composition of the Moon's Crust》
5，《Lunar Science：A Post Apollo View》
6，《Processes for Getting Oxygen on the Moon》

首先我们要知道，现在我们为什么不能住在月球上？
月球是距离我们最近的星球，它相当的小，组成成分也与地球类似，表面还有水分布。听上去是个野营的好去处，但实际上真不行啊！
在过去的10年里，有许多关于人类回到月球的设想。日本宇航探索局JAXA曾计划赶在2020年建成一个全能月球基地，但是后来失败了。
美国国家航空航天局也曾宣称，他们已经在月球上建立了这样的一个空间站，并将在2024年装备到位。但是后来他们的计划改成了环月球运行的有轨站点，而不打算在月球上建站。
显然，这些计划最终没有施行是有原因的。让我们先来说说，月球的基本情况。
月球上白天与黑夜也有许多不同，一个日夜相当于地球上的14天。白天最高气温达到121摄氏度，晚上能下降到零下229摄氏度。为了在这样的环境下生存下去，从太空房间到太空车，乃至太空舱，太空衣，无一不缺，才能应对者极端又多变的气温。而这仅仅是开始
月球基本没有大气保护层来抵抗太阳有害紫外线的高频辐射。这些太阳射线会严重伤害我们人类脆弱的身体，特别是在太阳风暴期间，月球表面受到数百万的射线照射。如果你在没有保护或处理的情况下被那样的照射攻击，你将只有50%的机会活下来。有趣吧！
重力是另一个问题。月球上的中立是地球上的六分之一，如此小的重力会严重到损害你的肌肉和骨骼，甚至会影响到你的心脏和神经系统的功能。
月球环境也并不是个盖楼的好地方，想要安家，我们需要屋子，能源，发电机，学校，医院。月球表面覆盖着一层叫做月壤的东西。月壤基本就是碎石，矿物和玻璃的混合物。整个月球上的月壤深度从15到30英尺不等，且十分坚硬，很难挖掘。
宇航员在执行简短的阿波罗任务时，就因为月壤而遇到过麻烦。身上穿的宇航服，要用的装备，僵硬的关节，冻住的开关和难用的液压装置，到处都积着吼吼的月壤。
有人提出，既然月壤中含有氧离子，我们完全可以从中提取氧来制成水，以及可供呼吸的空气，还有火箭燃料。但要做到这些，就必须得把月壤加热到815摄氏度以上。还要把机器也送到月球上，用于加热月壤。这些光说就觉得不可能了。
美国国家航空航天局最新的火箭，太空发射系统，将会是NASA有史以来造出最大的火箭，但是依然仅能容纳四个宇航员。更没有多余的空间存放像净水器，建筑材料等这样的月球生存必备品。所以嘛，我们还需要一个更大的火箭。
撇开这些有的没的不说，想想移居月球的成本吧！据估算，一个10人小基地就要耗费100亿美元，这就是NASA一年预算的一般费用了。再加上保养，食品供应，发电，基础设施建造，林林总总费用更是蹭蹭蹭往上涨。
我们应该问问NASA，要不再想想其他办法？

多么好高骛远的问题，我喜欢！
20世纪60、70年代，美国曾有巨大的动力去探索月球，但随着对手的衰落，这种动力快速衰减。至今人类已经40多年没再踏上月球，当年意气风发的登月宇航员，现在已经是垂垂老者。
从长远看，未来100年内，人类一定会重返月球，并长期定居。
尽管现在还是缺少足够的动力，但我们的想象力并不会受到约束，改造月球可以先从意淫开始！
无所谓对错，好玩就行^_^
先简单了解一下月球表面，下面深色区域是月海，是比较平坦的平原。


图片出自
香港天文馆最大的月海是西边的风暴洋，最美的月海是西北方的虹湾，自虹湾向东还有雨海、澄海、静海、丰富海等。
你能在上图找到这些海吗？陪女神赏月时别忘了用上！
第一阶段：月球工程化时代
月球表面改造
提到月面改造，第一个反应是代价高昂，因为地球到月球的运输成本极高，改造的工程量极为浩大，花费的经费绝对是天文数字。
但如果换个思路，可能就没这么难了。例如为了降低成本，可以尽量减少地球到月球运输，直接在月球表面完成设备制造。打过星际争霸的人都知道，一个兵就可以建立起一个庞大的基地。
就像人是从一粒受精卵开始成长，病毒侵入人体也是从一个病毒开始，改造月球也可以从一个可自复制的机器人开始，通过不断复制来成长为更复杂的机器人群体。
只要可以复制，借助太阳能和月球的矿产，机器人数量就可以实现指数型迅猛增长。


用3D打印在月球上盖房子
借助机器人、机器人工厂、3D打印等技术对月球表面进行自动化的改造.
人类负责提供需求、设计、算法，机器人则负责建造实现，逐渐把各种交通网络、能源阵列、生物农场、生活容器从点到面的建立起来。


Colonization of the Moon注意上图长长的直线管道，那是电磁弹射装置。
月球电磁弹射
电磁弹射系统Magnetic Levitation (MagLev) System的原理和
粒子加速器相似，只是加速器加速的是微观尺度的物质，弹射器要加速的是宏观尺度的货物和人。下图是用环形电磁轨道在地球发射卫星的概念想象图。


Satellite Launch Ring: LaunchPoint Technologies
发射卫星或货物是可以用环形轨道是的，但是运送人却不行。因为环形轨道产生的离心力巨大，人体承受不了，只能使用直线轨道。
美国航天局已经在实验小规模的电磁弹射系统发射航天器。


NASA - Emerging Technologies May Fuel Revolutionary Launcher
电磁弹射系统节能环保，最重要的是可以重复使用，随着发射次数的增加产生规模经济效应，每次发射的成本会逐步降低。
因为月球没有大气，只要达到每秒2.4公里就可以脱离月球，所以在月球上最适合通过电磁弹射轨道的方式发射飞船。


Lunar mass driver: Why we should build a space gun on the Moon
下图是在火星上建设的电磁弹射装置


http://www.startram.com/
下图是建设环绕月球的太阳能发电阵列，中间的白色直线就是电磁弹射轨道。太阳能发电阵列可以为电磁弹射系统提供充足的动力。


How to Turn the Moon Into a Giant Space Solar Power Hub

环形山改造


利用环形山的洼地地形特点，改造成大型容器。例如人造湖泊。
当然这个湖泊上面肯定有个盖子，来维持水的液态。


http://visions2200.com/SpaceLunaHabitations.html
建立封闭的大型生态圈


全球首个月球基地模型披露 可能选址地下
或是改造为人类定居点


Shackleton Dome:  Is a Domed Lunar City Possible?


坐在里面看的样子


A Domed Crater Is Home To A Lunar City by Frieso Hoevelkamp

建立月球都市
地势越平坦越适合修建道路、生活等设施，因为桥梁、隧道不用建，地面交通成本低。所以在平坦的月海平原上建立人类定居点是成本最低，交通最方便的。
下面的月球地形图可能更清楚一些，蓝色代表表低洼的地带，黄色红色则是山地。


DREAM predictions for InOMN 2010
在月海之间的交接处，一般是交通网的关键节点，例如上图的雨海和澄海交界处，是连接东西和南北要冲。
就像地球上的入海口或海峡一样，在这些点上可以起建立大型都市，例如上海、伊斯坦布尔等。
开始可以只是小型定居点，由大量的生活容器组成。
生活容器可以建造成蜂巢的六边形，根据蜜蜂的仿生学原理，六角形状可以用最少的材料获得最大的空间。如果你观察过聚集在一起的泡沫，很多泡泡就是六边形的。


Moon Base Would Lay the Groundwork for Lunar Solar Ring by 2035
随着时间推移，定居点可以发展为大型都市。


Moon City
陨石防御系统
月球上没有大气保护，大量陨石会被月球引力吸引，直接砸到月球表面。
短期居住问题不大，长期居住肯定是巨大隐患，从几毫米的微陨石，到数米的大陨石，都是防御的目标。
所以需要卫星观测网和相控阵雷达网，在多个尺度、多个层次，对所有粒度的陨石进行全方位的防御。这是长期居住月球所必不可少的安全设施。
大的陨石需要利用导弹偏移其轨道，类似于战区导弹防御系统。


TEN YEARS WITHOUT A MISSILE DEFENSE CONTRACT
小、微陨石则需要激光阵列用多束强激光进行气化，来消解伤害。
这样做的另一个结果是使月球具备了武装防御能力，将来有可能会和地球爆发冲突。
在防御系统建立之前，为了有效躲避陨石、宇宙射线对人的伤害，可以把基地建在地下。


http://exonauts.blogspot.com/2011/06/moon-base-adventures-cutaway.html
拉格朗日点空间站


上面的白线是引力场，那些特殊的点叫做拉格朗日点，利用好这些点可以极大的降低太空运输的成本。
在L1 - L5处，地球和月球之间的重力刚好互相抵消，特别是L1、L2点，可以最低限度的消耗运输所需的燃料。在L1上建立空间站，会成为地月运输的交通枢纽，所以拉格朗日点也是月球的门户，具有极为重要的战略位置。


http://thinkingscifi.wordpress.com/2013/01/22/getting-to-mars/
如果地球和月球之间真的发生冲突，争夺L1点将是决定性的战役，只要地球占领L1点，月球就会极为被动，丧失了太空优势只能选择投降。

低重力下的挑战和红利
问题补充中还有个很好的问题

低重力是否会对人的骨骼密度、血液循环等造成影响？

低重力对骨骼的影响
我们知道人体骨骼并不是一成不变的，青春期后人们的骨骼还会更新，这叫做骨重建(Bone remodeling)。骨重建是一个动态平衡，一方面是破骨细胞不断溶解和吸收骨质，另一方面是成骨细胞不断生成新的骨骼。青春期时成骨细胞处于优势，骨骼生长，30岁后破骨细胞处于优势，钙质不断流失，到了老年，人们都会有骨质疏松问题，这是一个自然的过程。老人如果发生骨折，恢复的时间会比小孩更长。
下面的视频就是破骨细胞进行骨吸收和成骨细胞进行骨形成的过程。

成骨细胞和破骨细胞协同进行骨重建的过程 Osteoblasts and Osteoc...
http://v.youku.com/v_show/id_XNzc5MjIxMjEy.html
但是到了太空中，人们发现无重力对成骨细胞有影响，长时间在太空会出现钙质流失，导致骨质疏松。目前的方法是利用药物来抑制破骨细胞，减弱骨吸收的过程。例如我们知道雌性激素对破骨细胞有抑制作用，女性绝经后会出现骨质疏松症，补充雌性激素可以缓解这一过程。
在月球上只有1/6的重力下，人的成骨细胞是否还处于抑制呢？因为没有实验还不好说，有可能会出现两个结果：
月球巨人：低重力使骨骼生长更快，月球新生代出现2米甚至3米的巨人。
月球侏儒：低重力使骨骼生长缓慢，出现不能正常发育的侏儒。
这两个结果哪一个都不好，如果一辈子都要服药也是很痛苦的。
解决方法：近月球空间站
可以在环绕月球的轨道上建设环形空间站，通过旋转来模拟重力。月球人定期前往空间站进行恢复和治疗。


KiwiSim • View topic
月球上的人们每天都可以通过电磁弹射系统往返于空间站和月球之间。也许白天在月球上工作，晚上则回到重力正常的空间站休息，来减轻低重力对人体的不良影响。
人的基因改造
当然，更彻底的解决方法是对人进行基因改造。但这样逐渐就出现基因和地球人不同的月球人、火星人和太空人，在伦理上还有巨大的问题。
或者有一天，人们通过纳米技术和生物工程改造病毒为纳米机器人，定期对全身进行细胞级的修复，人不再会衰老生病，更不用怕低重力环境的损伤。

行星际航行时如何避免太空对身心的影响
人类前往月球需要几天到十几天，前往火星需要近1年的时间，如何减少太空对身体和心理的诸多影响？
目前比较可行的技术是让人体进入假死一样的休眠状态，就像冬眠的熊等哺乳动物一样，将人的新陈代谢降到最低点。这一技术已经在动物身上取得很好的效果，开始在人体上实验。等该技术成熟后，不需要基因改造，人类太空航行的诸多问题就可以得到有效解决。
在下面的视频中有一个案例：
10年前挪威一名滑雪者困在冰冷的瀑布中2小时，获救时已没有心跳。在所有意义上她都已死亡。7小时后仍没有心跳，但人们救活了她，后来她成了救治她的那家医院的放射科主任。
演讲者Mark Roth解开了减缓人体内代谢活性的秘诀。

马克·罗斯：可控的假死状态
http://v.youku.com/v_show/id_XNzkzODc1OTE2.html


文章写到这，还都是小打小闹的小儿科，下面开始放大招！

第二阶段：月球生态化时代
先看问题补充

移居月球应该需要做更多的探索和改造，比如说：建立大气层，建立植被，建立生物链等等。

在术语上，这叫外星环境地球化，简称
地球化（Terraforming）。

是设想中人为改变天体表面环境，使其气候、温度、生态类似地球环境的行星工程。

维基百科里还有更详细的
解释，这里就不搬运了。
先看一下，如果月球被地球化会变成什么样子？上视频！

What would a Terraformed Moon Look Like
http://v.youku.com/v_show/id_XNzYyMjAzNzIw.html
看上去是不是很震撼！
重建地球化的生态圈，看上去很美，但这比月球工程化要困难的多得多。
因为这需要从基因、微生物、细胞的微观尺度，到动植物、地貌和星球的宏观层次上都要做出全方位的改变。
通过基因改造，大量的新物种要出现，特别是人类的全新变种——月球人，他们的诞生将会对人类社会结构产生极为深远的影响。
未完待续


参考资料
Highway in the sky: The gravitational corridors that could help spacecraft travel the solar systemGravitational Currents Could Slash Fuel Needed For Space Flight
http://www2.esm.vt.edu/~sdross/papers/JeJuRo_CNSNS.pdf
星际高速公路是真是假?
美国绘制太空引力高速路 帮飞船穿越太阳系

人生存的基本条件先列一下吧~
1，气压
2，氧气与二氧化碳浓度
3，温度与温差
4，重力
5，辐射
6，食物和水
挨着个儿解决：
1，气压
目前的科技，要维持一个开放的月球大气是别想了，只能是建立穹顶，或者只憋在屋里、地下，所以盖房吧！或者搭穹顶吧！
2，氧气与二氧化碳浓度
这个在穹顶和室内倒是好说，前提是温室能保证稳定的环境供绿色植物造氧
3，温度与温差
在室内也好说，穹顶略麻烦，月球表面昼夜温差能有200多度，如果穹顶可以控制进光量，晚上可以将白天吸收的热量放出来（现在这种材料已经应用在某些住房上了），那应该不是问题
4，重力
这个，真没办法！只能靠锻炼了！否则肌肉萎缩长期会致命的！
5，辐射
同样！穹顶和室内都好说。
6，食物和水
穹顶和室内都好说。
综上：只要是在穹顶和室内都好说。
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那么如果要求在室外也能正常生活呢？
办不到！气压这一点就是硬条件！除非你去增加月球的质量！