大家知道這張照片遠處那顆蔚藍色的是什么星球嗎？那么這幅照片是在哪里拍攝的呢？月球基地應該是什么樣子？必修一·第一章·問題研究一、人類對月球的探測二、為什么要建立月球基地？三、月球基地該怎樣建？◆古代和近代——望月一、人類對月球的探測月相變化月海和月陸紅月亮環(huán)形山2019年高考復習重要成果資料人類對月球的科學探測和研究始于20世紀50年代。1959年，前蘇聯(lián)的無人登月器“月球２號”成為第一個到達月球的人造物體。1964年，美國的“徘徊者７號”月球探測器在月球上成功硬著陸?！?0世紀50年代以來—探月◆1969年到1972年美國“阿波羅計劃”—載人登月1969年7月20日，人類迎來了航天史上的重要一刻。美國宇航員阿姆斯特朗和他的同伴奧爾德林成功登上了月球，并留下了人類在外太空的第一個腳印。從1969年開始的3年中，共有12名美國宇航員登上了月球。一、人類對月球的探測That'sonesmallstepforaman,onegiantleapformankind.1969年7月20日，美國的“阿波羅11號”順利把三位宇航員送上了月球，實現(xiàn)了人類首次登月。（視頻鏈接）圖為1969年7月20日，阿姆斯特朗拍攝的登月艙駕駛員奧爾德林正要從登月車上下來。◆20世紀90年代規(guī)劃——建設月球基地（移民月球）20世紀90年代，各國掀起了新的探月熱潮。日本、美國、歐洲、印度開始相繼發(fā)射新的月球探測器，其中較成功的有美國的克萊門丁號、月球勘察者號，日本的月亮女神號，歐洲的智能1號等，這些探測器在月球發(fā)現(xiàn)了水存在的證據(jù)。我國的探月工程，也在這一時期開始。2017年4月24日，中國國家國防科技工業(yè)局總工程師田玉龍在西安參加航天會客廳活動時透露，中國正在與其他國家，特別是歐洲太空局等探討開展月球國際村的建設。據(jù)英國《獨立報》4月26日報道，歐洲航天局發(fā)言人赫韋斯滕達當天證實，歐洲方面正與中方探討有關月球基地的計劃。中國正與其他國家探討開展

月球國際村建設一、人類對月球的探測◆拓展生存空間二、為什么要建立月球基地？◆開發(fā)月球資源◆作為外太空探索的中轉站◆提高科技水平……

科學家們設想，在月球基地上，人類可以通過開發(fā)月球資源來滿足生存和發(fā)展的需要。建立月球基地需要滿足哪些條件呢？三、月球基地怎樣建？收集資料，了解月球表面的自然狀況分析人類可以開發(fā)的月球資源收集資料，了解人類目前在生物圈研究領域的成就分析月球基地應該具備的基本的生命保障條件探討可用于發(fā)展月球基地的月球資源分析月球基地的基本功能，繪制基地構想圖研究思路：教材P24◆了解月球的概況

——分析月球基地應具備的生命保證條件◆了解人類目前在生物圈研究領域的成就◆了解月球上人類可以利用的資源◆分析月球基地的基本功能

——繪制月球基地構想圖——在全封閉的條件下營造適合人類生存的環(huán)境——分析建月球基地可以利用的月球資源1、了解月球的概況——分析月球基地應具備的生命保證條件閱讀資料分析：1、月球上有哪些滿足人類生存的基本條件？固體（巖石）表面；兩極可能有冰；充足的光照等2、月表環(huán)境對人類生存的不利條件有哪些？說說如果想在月球上生活，人類還需要創(chuàng)造哪些生存條件？要創(chuàng)造的生存條件適于呼吸的空氣適宜的溫度大量的水源防輻射和微流星體撞擊等①表面引力?。ǖ椭亓Γ跁円箿囟茸兓瘎×?Why?)③沒有空氣和液態(tài)水④強輻射和微流星體撞擊等月球的表面有大量的環(huán)狀構造，被稱為環(huán)形山（月坑），主要由隕星撞擊形成，也有少量是火山活動的結果。環(huán)形山高度一般為7-8千米，大小不一，幾乎布滿了整個月面。月球表面大面積的暗黑區(qū)域，被稱為月海，月海實際是月球上較低洼的平原。月面上高于月海的地區(qū)稱為月陸，由于它返照率高，因而看來比較明亮。此外月球表面還有像地球一樣的山脈和谷地。想想，如果我們選擇登月地點或者建月球基地的地點，應該選擇什么地方？月表地形看看上面的照片，你發(fā)現(xiàn)這面“飄動”美國國旗的奇怪之處了嗎？想想這是為什么？1998年1月6日美國發(fā)射了“月球勘探者號”宇宙飛船，首要一個目標就是尋找月球上是否存在水的證據(jù)?？茖W家通過觀測與研究，認為探測器發(fā)回的最新數(shù)據(jù)再次表明，月球兩極存在著冰凍狀態(tài)的水，數(shù)量多達100億噸。這些冰都分布在太陽永遠照射不到的圓坑里，上面覆蓋著數(shù)十厘米厚的土層?？永锏臏囟仁冀K保持在－150℃以下，因此冰不會融化和蒸發(fā)。2、了解人類目前在生物圈研究領域的成就思考1：“生物圈2號”和月球基地有哪些相同之處和不同之處？思考2：我們可以從“生物圈2號”實驗中吸取那些經(jīng)驗和教訓？相同之處：1.人工建造全封閉系統(tǒng)2.背景為荒漠環(huán)境3.內(nèi)部形成完整的生態(tài)環(huán)境思考1：“生物圈2號”和月球基地有哪些相同之處？4.與外部或地球有良好

通訊聯(lián)系等“生物圈2號”建在地球上，溫度更適宜;更容易制造思考1：“生物圈2號”和月球基地有哪些不同之處？

進駐后幾個月開始到一年多后，氧含量從21％下降到14％，CO2和NO2猛增；海水開始富營養(yǎng)化和酸化；除藤本植物外，所有靠花粉傳播的植物死亡，昆蟲中除白蟻、蝗蟲外基本死亡，很多物種消失。實驗證明人類目前沒有能力模擬出一個可供人類生存的生態(tài)系統(tǒng)，實驗以失敗告終實驗結果:生物圈2號中的熱帶雨林區(qū)生物圈2號中的海洋區(qū)科學家反思實驗失敗的原因：◆氧氣未能順利循環(huán)是導致生物圈二號失敗的重要原因。由于細菌在分解土壤中大量有機質(zhì)的過程中，耗費了大量的氧氣；細菌所釋放出的二氧化碳經(jīng)過化學作用，被生物圈二號的混凝土墻所吸收，又打破了循環(huán)，致使氧氣含量下降，不足以維持研究者的生命。◆引進的生物種類比例失調(diào)，沒有建立良性的生物循環(huán)和生態(tài)平衡的也是重要的原因。

設計者雖然在“生物圈2號”內(nèi)模擬了多種生態(tài)系統(tǒng)，但引進的生物卻主要是生產(chǎn)者（綠色植物），動物、真菌和細菌的種類和數(shù)量都較少。傳粉的昆蟲死去了，有些植物就只開花不結果。由于動物的種類和數(shù)量減少，植物很少被動物取食，加之缺少細菌和真菌的分解，導致枯枝落葉大量堆積，物質(zhì)循環(huán)不能正常進行。思考2：我們可以從“生物圈2號”實驗中吸取那些經(jīng)驗和教訓？經(jīng)驗：對人工創(chuàng)造一個完整的自我更新的生態(tài)環(huán)境進行了嘗試。教訓：調(diào)節(jié)人工生態(tài)環(huán)境的長期平衡和穩(wěn)定，科技的力量還很有限，所以我們必須珍愛地球生物圈2號的啟示：◆簡單地將地球上的各種生態(tài)類型“切塊”羅列在一起組成的“生物圈”，不會像地球生物圈那樣自動運行。因為地球的生物圈有極其復雜的生物多樣性，這個系統(tǒng)中的生物講過億萬年的進化擬合匹配，環(huán)環(huán)相扣、天衣無縫，具有強大的緩沖力。◆在沒有弄清楚某種材料（如水泥、土壤等）的性質(zhì)可能在系統(tǒng)中發(fā)生什么生物、化學反應之前，就把它放進系統(tǒng)中是很危險的，可能會引起連鎖反應，從而破壞系統(tǒng)的平衡；沒有弄清某個物種的生理和生化特性以及與其他物質(zhì)之間的關系，是不能把它們搭配在一起的。

其實早在生物圈2號之前，為了建立人類深空探測所需的生物再生生命保障系統(tǒng)，俄羅斯科學院生物物理研究所在1972-1976年就已經(jīng)構建了人工閉合生態(tài)系統(tǒng)——BIOS-3，進行了3人最長180天的密閉系統(tǒng)實驗，實現(xiàn)了水和氧氣的100%內(nèi)部自給，植物性的食物也由系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)。實驗進行的非常成功。

生物圈2號的實驗失敗了，人類移民太空，建設月球基地的希望是不是沒有了呢？該系統(tǒng)是一個由14種作物加上小球藻和微生物構成的完全由人工控制的受控系統(tǒng)。列入系統(tǒng)的每一個物種、每一種材料都經(jīng)過了細致的研究，明確了其各種性質(zhì)，并基于此進行了嚴密的設計和計算。俄羅斯的BIOS-3生態(tài)循環(huán)密閉系統(tǒng)

綜合生物圈2號和BIOS-3的經(jīng)驗和教訓，美國航天局NASA在之后建立了一系列的實驗設施，以滿足人的物質(zhì)需求為目標，進行了由作物為核心生物組成的受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)研究，實驗進行的很成功。日本也相繼進行了有關的研究，我國自2004年以來也一直在著力進行這方面的研究工作。NASA建立的實驗系統(tǒng)

3、了解月球上人類可以利用的資源思考1：月球上具有哪些

人類可以利用的資源？④優(yōu)質(zhì)的核聚變原料氦-3③豐富的太陽能資源①大量的硅酸鹽⑤獨特的空間資源②豐富的金屬礦產(chǎn)◆豐富的硅酸鹽和金屬礦產(chǎn)→為月球基地建設提供原材料門德爾計劃90年代初，美國休斯敦航天中心負責人溫德爾·門德爾向白宮提議建設月球基地，并獲得了批準。計劃的第一階段從1997年開始，先發(fā)射人造衛(wèi)星，為基地選擇最佳地點作勘測。第二階段從2005年開始，為施工階段，將向月球運送起重挖掘等基建機械，并用微波對地基進行硬化處理。第三階段為構件組裝，采用21根直徑6米，長18米的巨型管道，組成3個等邊六角形，六角形中用高壓充氣建立18米高的巨大圓艙，人員設備皆可容納在管道或圓艙中。

第四階段開采利用月巖中氧、鋁、鐵、鈦、硅等資源，制取生活用氧，及擴建月球基地所需的金屬、玻璃等原材料。

科學應用國際公司根據(jù)門德爾計劃第四階段作了相應的研究，其結果是令人樂觀的：一座重量為1噸的小型試驗型化工廠，在1年中可把10噸以上的月巖加工成氧、金屬和玻璃。門德爾的整個計劃需耗資上千億美元，人類必須不間斷地努力100年才能完成。◆豐富的太陽能資源月球沒有大氣，太陽輻射長驅(qū)直入到達月表，因此利用太陽能的條件較好。→在月球上建太陽能發(fā)電廠計算表明，每年到達月球范圍內(nèi)的太陽光輻射能量大約為12萬億千瓦，相當于目前地球上一年消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能量的2.5萬倍。按太陽能能量密度為1.353千瓦/平方米計算，假設在月球上使用目前光電轉化率為20％的太陽能發(fā)電裝置，則每平方米太陽能電池每小時可發(fā)電2.7千瓦時，若采用1000平方米的電池，則每小時可產(chǎn)生2700千瓦時的電能。由于月球自轉周期恰好與其繞地球公轉周期的時間相等，所以月球的白天是14天半，晚上也是14天半，一天相當于地球一個月的長度，這樣它就可以獲得更多的太陽能。科學家認為，如果在月球表面建立全球性的并聯(lián)式太陽能發(fā)電廠，就可以獲得極其豐富而穩(wěn)定的太陽能，這不但解決了未來月球基地的能源供應問題，而且隨著人類空間轉換裝置技術和地面接收技術的發(fā)展與完善，還可以用微波傳輸太陽能，為地球提供源源不斷的能源。1、氦-3是氦的同位素，原本大量存在太陽噴射出的太陽風中，地球上儲量稀少。2、氦-3在核聚變中不產(chǎn)生中子，放射線小、易于控制、安全無污染，是一種清潔的核能。3、氦-3在核聚變產(chǎn)生的能量巨大，全世界一年用100噸氦-3來發(fā)電就夠了（中國只需10噸）。4、月球上氦-3儲量豐富，約100萬-500萬噸，能支持地球7000年的用電。◆優(yōu)質(zhì)的核聚變原料氦-3最近法國科學家宣布，2030年將使利用3He進行核聚變發(fā)電商業(yè)化。這樣，開發(fā)利用月壤中的3He將是解決人類能源危機的極具潛力的途徑之一。月球上氦-3分布圖→在月球上建核電站月球上高真空、強輻射、微重力等條件◆獨特的空間資源→進行太空實驗，甚至建太空工廠把望遠鏡放到月球上去由于月球引力只有地球的1/6，又沒有大氣，因此從月面起飛，比地面起飛容易得多，而且可從月球的許多氧化物中提取氧作為火箭助燃劑。月球也是理想的天文觀測站，在月球上沒有大氣擾動和吸收，可輕而易舉地做到真正的全波段觀測，其分辨率比地球上高1000倍。把月球建成太空探測的中轉站4、明確月球基地的基本功能，繪制月球基地構想圖◆太空探測的中轉站◆人類社會資源與能源補給的新生長點◆特殊環(huán)境的天然實驗室◆特殊材料生產(chǎn)基地◆深化人類對宇宙認識的科研場所【拓展閱讀】中國的“嫦娥工程”中國探月工程，又稱“嫦娥工程”。2004年2月13日我國公布首次探月計劃——嫦娥計劃。計劃分“繞”、“落”、“回”三個發(fā)展階段。第一期繞月工程在2007年發(fā)射探月衛(wèi)星“嫦娥一號”“嫦娥二號”，對月球表面環(huán)境、地貌、地形、地質(zhì)構造與物理場進行探測?！袄@”第二期工程時間定為2007年至2016年，目標是研制和發(fā)射航天器，以軟著陸的方式降落在月球上進行探測?！奥洹钡谌诠こ虝r間定在2016至2020年，目標是月面巡視勘察與采樣返回。——“回”中國探月一期工程——“繞”2007