總設計師丹尼爾？Inocente展示了原理和效果圖。在圖中，白色的豆莢狀建築散落在月球表面，由管狀走道連接，周圍是機器人、太陽能電池板和宇航員，所有這些都暴露在天空中清晰可見的藍色星球下。
最近，把人類送回月球的話題變得很熱，這是自20世紀70年代阿波羅計劃結束以來的第壹次。2016年，歐洲航天局局長提出了“月球村”的概念，並故意描述得非常模糊，鼓勵私人和公共參與者在機器人和人類探索月球方面相互合作。2018年，中國8名誌願者成功在“月宮壹號”模擬月球基地生活壹年，測試生命保障系統。
雖然私營部門近期沒有將人類送上月球的計劃，但太空探索技術公司和藍色起源公司的火箭確實可以大大降低政府相關計劃的成本。就在幾個月前，美國副總統邁克？伯恩斯承諾在五年內再次將宇航員送上月球。
簡單來說，人類要想在月球上生活，專家必須解決壹些問題。比如應對惡劣環境，利用月球自身材料建造建築，掌握支持生命的技術，還需要解決目前無法解決的致命問題——塵埃。
正如房地產經紀人會告訴妳的那樣，在月球上找到壹個適合居住的地方的三個最重要的因素是位置、位置和地點。SOM認為最合適的地方是月球南極附近沙克爾頓環形山邊緣的壹塊土地。
有切實的證據表明，隕石坑的永久陰影區含有古代彗星留下的水，可用於飲用、烹飪、沐浴和制作混凝土，也可分解成氧氣和氫氣用作火箭助推器燃料。
然而，無論建在哪裏，太空建築師和工程師都會受到傳統先驅從未有過的限制。月球上幾乎沒有空氣，所以棲息地必須密封加壓。此外，雖然大多數太空巖石會在地球大氣層中燃盡，但月球表面會不斷受到流星體的撞擊，因此建築結構必須能夠承受它們的攻擊。
月球上的引力大約是地球引力的1/6。在這種環境下，可以建造大面積的建築，但是需要增加錨固點的數量，而且微弱的重力使得挖掘工作很困難，因為往下推就會反彈回來。在極端溫度下，棲息地必須配備強大的加熱和冷卻系統，原材料必須具有強大的膨脹和收縮性能。
然後就是輻射。太陽不斷發出高速質子和電子，這就是太陽風。地球磁場保護我們免受太陽風的傷害，但是月球沒有磁場，所以太陽風會全部打到月球表面。日冕物質拋射更加危險。在這個過程中，大量能量更高的質子和電子被噴射到太空中。拋射體強的時候可能達到月球表面幾個西弗(西弗是輻射暴露量的度量單位)，人不回地球做骨髓移植可能會死。即使這些危險可以忍受，月球上的宇航員也將不得不忍受銀河宇宙射線的持續照射。這樣壹來，宇航員將終生承擔患癌的風險。
Inocente在SOM的紐約辦公室描述了該公司的提案，即3D打印月球棲息地pod建築周圍的墻壁，以抵禦致命輻射。如果長期居住，需要3米厚的防護墻來抵禦銀河宇宙射線。從地球上運幾噸混凝土是不現實的，所以宇航員需要“就地取材”，即有什麽用什麽。
SOM的想法是用月壤來砌墻，但是月壤缺少有機質，稱之為“地表碎片”更合適壹種建造方式是3D打印墻，可以在墻豎起的地方打印壹整面墻，或者打印壹些磚塊，這樣就可以相互堆疊鎖定。壹些空間建築師提議使用機器控制的噴嘴來逐層沈積以表面切屑為主要材料的水泥。
但是，如果水泥混合料中使用的液體在墻體或磚塊成型前蒸發或凍結了怎麽辦？歐洲研究人員與Foster+Partners合作，探索了粘合劑和註射方法，希望防止這種情況發生。他們用模擬的表面碎片打印了壹面墻，但這也意味著承包商需要向月球運輸液體粘合劑或特殊的水泥粉末。
SOM更喜歡使用熱熔粘合劑等噴嘴擠出熔化的表面鉆屑。另壹種方法是燒結，即將表面切屑加熱，使其接近熔點，直至熔化。在歐洲航天局的RegoLight項目中，研究人員將太陽光聚焦成強烈的光束，掃過表面碎片模擬器的表面，燒毀了壹層層的磚塊。這個過程非常緩慢，而且測試磚非常脆弱，所以很多研究人員認為最終的獲勝策略將是微波燒結，即使用微波爐或光束來束縛灰塵。SOM正在密切跟蹤燒結研究。
對於相對較低的棲息地，可能只需要在金屬結構上堆放表面切屑(留出維護空間)。另壹個巧妙的辦法是將生活區設置在月球的熔巖管道中，也就是熔巖曾經流過的大型中空管道。
表面的碎片不僅可以用來保護建築物，還可以用來鋪設發射臺和道路。美國航空航天學會(AIAA)航天建築技術委員會主席布倫特？布倫特·舍伍德提出了用微波爐燒制地磚的想法。如果飛機降落的平臺和車輛行駛的道路都鋪上這種磚，揚起的灰塵就會少壹些。在這條路上，機器人行走時面臨的地形問題也更容易解決。他說:“這個想法基本上是將月球表面改造成像亞馬遜倉庫壹樣可預測的工作場所。”
月球表面用碎片做成的圍欄後面的月球棲息地生活區到底是什麽樣的？SOM正在進行的設計都來自於過去幾十年工程師的提議，大部分是拱形或圓柱形結構，也有嵌入式和半嵌入式結構。
太空建築師和工程師普遍認為，最初的月球棲息地將類似於國際空間站(ISS)的船艙。美國羅格斯大學機械和航空工程師、《月球棲息地的建造:月球定居的壹種工程方法》(斯普林格出版社，2018)作者海姆？哈伊姆·貝納羅亞(Haym Benaroya)表示，與科幻效果圖相比，“第壹代技術可能沒有那麽迷人”。最初的棲息地將是某種覆蓋著表面碎片的壓力容器，用於輻射防護。從某種意義上說，它將是壹個埋在地下的鐵罐。
據在波音國際空間站工作的舍伍德說，工程師們已經知道如何建造、測試、發射和維護這個艙。他說:“我們從空間站學到了很多。”
最終，我們可能會轉向體積可擴展的充氣室，但在此之前，我們需要知道如何將它們集成到剛性結構中，以及如何折疊它們，以便它們可以以適當的方式展開。總部位於拉斯韋加斯的畢格羅航空航天公司已經授權美國國家航空航天局使用其專利制造壹個充氣模塊，該模塊於2016年被放入國際空間站進行測試。目前充氣艙僅用於存儲，但畢格羅壹直在收集充氣艙對溫度變化、輻射和空間碎片撞擊的響應數據。
在與歐洲航天局的合作中，SOM選擇了壹種介於坦克和氣球之間的結構。SOM建築師事務所設計的生活區外形近似圓柱形，高9.5米。艙內有三層，有壹個垂直的核心，供乘員上下時使用。三個充氣部分和生活區壹樣高，可以增加所有樓層的生活空間。底層有三個門，連接相鄰的船艙。
在設計迪拜塔的過程中，SOM不需要考慮尿液的回收利用。月球上的第壹個生命保障系統可能采用“開環”的形式，類似於阿波羅計劃，即供應氧氣、食物和水，就地處理廢物。壹項計算表明，每人每年需要5到15噸消耗品，主要是空氣、食物和水。
但第壹步很可能是像國際空間站那樣的物理化學回收系統。空間站將收集宇航員汗水和呼吸產生的尿液、廢水和冷凝水，然後過濾，變成飲用水。使用分子篩設施(使用二氧化矽晶體和氧化鋁)去除空氣中的二氧化碳，同時通過電解水產生氧氣。
美國國家航空航天局的下壹代生命支持項目正在研究壹些新方法，但骨幹技術專家默裏？莫莉·安德森說:“我們並不是要發明新的化學工藝。”美國國家航空航天局主要是想提高現有系統的效率，同時也希望硬件能夠更輕便、更可靠、更易於維護。在新設備方面，美國國家航空航天局團隊正在測試以下模型:航天服氧氣罐氧氣壓縮機，利用熱量將固體廢物分解為有用元素的熱解系統，以及用於監測水體表面和內部微生物的便攜式DNA測序儀。
安德森說，至少在壹個方面，月球上的生命保障沒有國際空間站上那麽困難，那就是妳可以在重力下淋浴和沖廁所。
月球生命支持的下壹個階段是生物再生系統，在這個系統中，棲息地中的生命體可以提供食物，凈化空氣和水，並分解廢物。歐洲航天局的微生態生命支持替代方案(MELiSSA)曾經進行過壹個實驗，三只老鼠與壹些藻類植物壹起生活了六個月。老鼠把氧氣轉化成二氧化碳，海藻植物把二氧化碳轉化成氧氣。
我們甚至可以用生物來建造建築物。歐洲航天局的Luck已經從菌絲體和植物中培育出磚塊。拉克爾還證明了真菌可以承受類似月球上的失重和輻射。這種本地生長的材料可能有潛力取代地面巖屑作為建築材料。
我們可能還需要建立壹個混合系統，其中壹些食物來自地球。即使科學家可以修改作物基因來產生所有必要的營養物質，宇航員可能仍然需要各種各樣的食物來保持腸道健康，人們也不想每天都吃同樣的東西。將植物或藻類轉化為食物也需要大量的加工。安德森說:“把宇航員送到那裏的目的不是讓他們種地。”
美國航空航天學會的舍伍德同意食物多樣化的必要性，尤其是如果月球有望吸引太空遊客的話。他說:“在妳有能力做馬提尼酒和蛋卷之前，妳不能經營壹家酒店。”但是我們對低重力下的烹飪方法壹無所知。
為了讓人類在月球上生活，SOM還需要規劃機器人勞動力。舍伍德說:“人力不是勘測、表面碎片處理、建築、資源開采和簡單維護的最佳選擇。”SOM希望在人類居住在其中之前，機器人可以建造壹個生活艙，也許是壹個食品制造艙，並建造壹個表面碎片墻。
此外，還有壹個對人類和機器都致命的問題——灰塵。數十億年來，流星體的撞擊將月球表面壓成具有玻璃光澤的尖銳塵埃碎片，月球表面缺乏空氣或水來平滑碎片的邊緣。10%至20%重量的月球表面碎片含有直徑小於20微米的顆粒，類似於細滑石粉。
太陽風使這些粒子帶有靜電，所以它們會漂浮起來，然後粘在任何東西上，而且它們很小，人們根本看不見它們。在執行阿波羅計劃時，宇航員在月球表面行走僅幾個小時後，灰塵就開始在靴子底部結塊，穿著宇航服，劃傷鏡片，損壞機械，堵塞空氣過濾器，刺激宇航員的眼睛和鼻子。吸入可能致癌。
登月已經夠難了，留在月球上就更難了。但是如果工程師和建築師能夠克服這些困難，我們將擁有壹個充滿可能性的世界。
馬修·赫特森