科学探索|如何在外星建造人类家园？“就地资源利用”刺激地球上的创新( 二 ) 如何在外星建造人类家园？“

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地球重力场和海洋环流探测卫星（GOCE）的离子推进装置特写。
一项研究探索了月球模拟设施如何支持ISRU技术的发展，包括对就地材料的挖掘和加工方法进行测试，以及如何利用3D打印等工艺将这些材料用于建造结构。
另一项研究证实了月壤作为建筑材料的可行性。研究人员选择了一种利用月壤打印结构的合适工艺，甚至设计了一个可打印的居住地。还有一项研究最近更进一步，探索了如何利用月球风化层进行3D打印，甚至确定了效果最好的打印工艺。
作为现有3D打印技术的替代方案，2019年的一项研究试图将月壤转化为纤维，用于建造坚固的结构。研究人员制作了一份材料样本，证明用这种方法制造局部不透水的结构是可能的。
最近，“探索与准备”计划资助的一组研究探索并定义了欧空局的月球IRSU示范任务，该任务的目标是到2025年时，证明在月球上生产水或氧气是可能的。这些研究探索了实际能生产水和氧气的系统，提出了一个使用“碳热反应堆”从土壤中提取氧气并用其来生产水的方案。另外两项研究分别探索了该系统如何依靠着陆器作为电源，以及它如何与地球通信。
为了实施月球ISRU示范任务，欧空局打算从商业机构采购任务赋能服务，包括有效载荷交付、通信和操作服务等。在这一过程中，欧空局将利用并进一步培育现有的商业方案，这些方案可能在未来的月球探索场景中得到广泛应用。
欧空局目前还在进行“PROSPECT”任务，该任务将探访并评估月球上的潜在资源，为未来可能用于开采这些资源的技术做准备。PROSPECT将在月球南极附近的月表下进行钻探，提取可能含有水冰和其他可能在极低温度下冻结的化学物质的样本。然后，钻头将把样本送到一个化学实验室，在那里对样本进行加热，以提取化学物质。这次任务将作为俄罗斯领导的“月球-27”（Luna-27）任务的一部分，并将测试未来可能应用于地外资源开采的过程。

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用3D打印机将就地材料建造成未来的月球基地将会变得更加简单。包括著名的福斯特建筑事务所在内的工业界伙伴正与欧空局一道，测试利用月壤进行3D打印的可行性。
2019年5月，欧空局发布了“空间资源战略”（Space Resources Strategy），以支持到2040年利用就地资源维持人类在月球上存在的雄心。该战略着眼于人类需要发现和发展什么样的技术，以支持可持续的太空探索。该战略涵盖的时间范围到2030年，届时月球资源的潜力将通过在月球上的测量得到确定，关键的技术也将被开发和展示出来，并将确定将其纳入国际任务架构的计划。该战略公布后，欧空局主办了一个研讨会，以确定实现空间资源利用所需的下一步计划。
2020年，欧洲航天局建立了一个原型工厂，从模拟的月球尘埃中生产氧气。从月壤中去除氧气会留下各种金属，因此该研究的另一个方向就是从这些材料中生产出最有利用价值的合金，并探索它们在月球上的用途。最终目标是设计一个可以在月球上持续运行的“试点工厂”，第一个技术示范计划在本世纪20年代中期进行。
这一领域的其他太空机构在做什么？
美国国家航空航天局（NASA）的月球勘测轨道飞行器已经探明，月球某些地方的月壤中存在水冰。从该轨道器释放的月球坑观测和传感卫星（LCROSS）在2009年10月9日撞击月球，产生了16千米高的尘埃羽流。科学家经过观察和分析后，确定了月球表面的化学成分，表明水的确存在于月球上。