月球殖民是人類幾個世紀以來一直夢想的事情,現在完全有可能實現,目前只是成本的問題。將人類和物資運到月球表面需要大量的資金,而且這很難向普羅大眾證明這一成本的消耗是合理的。那麼,實現這樣夢想到底需要花費多少錢呢?下面讓我們來簡單計算一下。
為了簡單起見,讓我們假設我們使用NASA的技術,由四名宇航員進行為期一年的返回任務。我們要計算的第一件事是到達那裡的成本,這裡我們需要一枚火箭。土星五號(又稱為農神五號),其威力足以將人類帶出地球軌道。但問題是土星5號"運載火箭的生產線於1970年就關閉了。
土星五號的月球有效載荷能力為9萬磅,1971年發生一枚的成本是1.89億美元,到2016年一枚發射成本是11.23億美元,以2016年的資料計算每磅需要花費1.25萬美元,如果按照一個成年人159磅的體重(72kg)計算,將一個成年人運送到月球需要花費大約200萬美元。
這裡面還有2個問題需要注意,一個是研發成本,因為在1971年只是研發成本就花費了64億美元,如果將這些錢放在2016年,相當於380億美元,所以考慮到土星5號一共發射了13次,如果把研發成本也算在內,那麼每次發射的成本將超過40億美元,每次每磅發射的成本為4.4萬美元(每公斤9.7萬美元)。
在阿波羅時代,花費大量開發建造 12個月球著陸器的預算,相當於2016 年的180 億美元,也就是說每個著陸器要花費15 億美元。我們需要2個著落器才能將4名宇航員送到月球,而且這些著陸器必須能安全返回,所以他們同時要攜帶足夠的燃料。綜上所述,如果將宇航員安全送到月球並且安全返回將要花費110億美元(2個著陸器30億美元以及來回發射2次的80億美元)
在阿波羅時代,NASA 還開發了一個名為 LM卡車的功能模組,該模組被設計為在沒有宇航員的情況下將有效載荷送到月球表面。這些卡車不僅可以裝載1.1萬磅(5,000公斤)的貨物,而且一個土星五號火箭可以攜帶兩輛卡車發射。使用這些卡車,我們可以把貨物帶到月球表面.
因此,一旦我們的四名宇航員到達月球,他們需要有地方居住,在月球研究院建造一個容納4個人生活的居住場所,預計將要花費200億美元,加上火箭發生一次的40億美元,所以4名宇航員到達月球並居住在月球初步花費為240億。對於基地建設可以選擇使用比格洛空域公司的B330航天器,這類航天器類似充氣型建築,只要稍加修改就可以被改造成可供人類居住的房子。比格洛空域公司是一家商業公司所以他們給的報價是每天125萬美元或 4.65億美元用一年。當然B330航天器重達4.3萬磅,所以要將B330航天器運輸到月球將花費145億美元,相比花費240億美元自主研發建造還是比較划算的。
下面讓我們來說說食物,最好的,但不是最簡單的解決方案是直接種植。亞利桑那大學開發的一個月球溫室每天可以生產大約2.5kg的食物。為了有多樣性NASA會選擇一些不同的作物,在月球上直接種植。
在計算中,一個溫室裡將裝滿76%的紅薯,14%的西紅柿和10%的草莓。每天將得出2kg的紅薯,0.4kg的西紅柿和0.2kg的草莓。紅薯每磅有389卡路里,所以一個溫室的紅薯每天有1675卡路里。因此每個溫室每天共有1800卡路里。根據人體每天的消耗,我們需要最少7個溫室才能滿足每天的生活所需。
每個月球溫室每天需要0.1kg的肥料,加起來我們的七個溫室每天需要0.7磅的肥料,一年需要230kg的肥料。因此,對於溫室種植計劃,我們不僅需要攜帶1噸的溫室,七個溫室7噸,這7個溫室將花費49億美元的運輸費用,另外還有1.62億美元的化肥費用。
說完了食物剩下還有水源的問題,國際空間站是在月球上管理水資源的一個很好的例子。國際空間站使用的每一點水都是迴圈使用的。這裡不僅包括了冷凝水、淋浴水、汗水,還有尿液。有了水的迴圈利用,我們可以把這一年的水降到2噸,當然由於溫室的原因,大約3噸的水需要用來種植植物。因此,這一年需要5噸的水,這將花費38.25億美元。
最後我們來算一下氧氣,我們的四名宇航員每天需要3.5kg氧氣,一年需要1.2噸,這將花費8.6億美元,但是由於溫室的驚人的光合作用,一個月球溫室每天產生0.4kg的氧氣,所以我們七個溫室每天創造2.8kg的氧氣,所以我們每天只需要帶0.97kg的氧氣,一年也就是356kg的氧氣,這項花費差不多2.5億美元。
因此,在把所有東西加起來之後,我對四名宇航員在月球上一年的保守估計為的保守估計是360億美元。這相當於每天9800萬美元,每小時410萬美元,每分鐘68300美元,或每秒1138美元。這值得嗎?也許值得吧。
如果有一天我們不得不因為我們自己的過失導致環境變化而離開地球。這360億美元可能是我們所做的最好的投資。畢竟,在月球、火星或其他天體上生存才是關鍵的第一步。