1967年至1972年，美国宇航局NASA进行了一系列登月太空任务。近400公斤土壤样本被运回地球。NGI——挪威岩土工程研究所目前正在使用来自阿波罗探险队的10,000个月球粒子的CT扫描来研究当人类开始为月球表面建造工程时，月球土壤将如何表现。

研究人员对月球地面条件进行建模和测试

在不久的将来，美国宇航局的阿耳忒弥斯任务计划50年来首次将人类送上月球。这一次，宇航员可能会在月球上长期工作和生活。但如何在月球上建立宜居基地呢?月球地面能承受什么力?在月球上的条件下，诸如月球土壤之类的物质会如何表现?

“硒技术与地球上的岩土技术类似，是研究月球土壤(也称为风化层)行为方式的学科。了解月球土壤的基本行为(例如其强度和颗粒形状)对于获得有关地面的真实且正确的知识至关重要“月球上的条件。在NGI，我们现在正在创建一个关于月球土壤基本特性的更新知识库，”高级地球物理学家兼首席研究员DylanMikesell说道。

NGI目前正在开发的关于月球材料特性的更新知识库对于未来太空任务的准备以及对于建造基础设施或交付设备(例如机器人漫游车)的参与者来说非常重要。

月球尘埃和极端温度

1969年7月21日，当尼尔·阿姆斯特朗(NeilArmstrong)迈出人类在月球上迈出的第一步时，他对阿波罗11号任务中迎接他和其他人的是什么知之甚少。当他走出飞船时，他发现了一片被所谓风化层覆盖的景观。这种月球土壤是灰尘、较大颗粒和碎片的混合物，厚度可达10米。月球上没有大气层，与地球相比重力非常低。存在的少量水以冰的形式存在——冻结在这些土壤颗粒之间。

如果没有风和水的流动，​​就没有什么能像地球上那样磨掉地质材料的锋利边缘。因此，在月球上，一粒月球土壤可能非常锋利，对宇航服等设备可能会造成危险。除此之外，月球上的温差极大，范围可以从-130°C到超过120°C。太阳辐射可能比地球表面高200倍以上，大气中的颗粒会像雨点一样落在地面上，因为月球与地球不同，没有保护性磁场。

另一个说明月球地面与地球不同的例子是月球上的静电如何帮助将两粒土壤粘在一起。在地球上，水在粒子凝聚力中起着主导作用。这种差异会影响土块的强度。

模仿月球上的条件

“毕竟我们不能去月球当月球岩土工程师。不过，在NGI，我们拥有先进的地球地面条件测试方法。我们以此为起点来分析月球地面条件”，NGI高级研究员LukeGriffiths说道。

来自阿波罗探险队的10,000个粒子已经过CT扫描，并将数据发送给NGI。在这里，从CT扫描中提取月球粒子，并用于构建3D颗粒目录。然后可以通过NGI的地球实验室测试来校准计算机模拟模型。但如何重现月球上的特殊条件(例如重力减小)，以便确定和测试材料特性?

“通过在我们的实验室中将仪器推到尽可能低的位置，我们能够模拟月球地下五米处的条件。但是，我们无法将仪器推到如此低的位置以模拟月球表面。然后NGI博士后研究员AlexX.Jerves说：“仪器停止运行。因此，必须使用计算机模拟对这种知识差距进行建模。这是我们开始在月球上进行实验之前的唯一方法。”

地球到月球的距离是384,400公里。如果人类要在月球上长期生活和工作，将不可能将所有重要资源(例如水和能源)从地球运输到月球。

因此，了解月球上发现的资源以及如何最好地利用这些资源非常重要，即所谓的原位资源利用(ISRU)。例如，在月球上如何利用太阳作为能源?我们对月球地貌以及风化层、山脉和岩石中所含的金属和矿物有哪些了解?我们在哪些方面需要更多的知识来利用月球的资源?挪威的专业知识可以在多大程度上帮助解决这些挑战?

“在其面向2030年的战略中，欧洲航天局呼吁欧洲知识界和工业界在开发重要的ISRU技术方面发挥主导作用。NGI代表挪威航天局绘制了挪威参与者可以为ISRU贡献的专业知识。并进一步发展——无论是在研发方面还是商业方面。”NGI高级研究员SeanSalazar说道。

该研究得出的结论是，挪威在从能源和采矿业收集、加工和储存自然资源方面拥有丰富的经验，并在从勘探传感器到能源反应堆开发再到卫星发射等多个技术领域做出了专门贡献。

萨拉查说：“挪威处于有利位置，可以为如何最大限度地利用月球资源的未来发展做出贡献。”