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隨著我國探月工程的不斷推進，在月亮上蓋房子也成為(wei) 探月工程的一個(ge) 規劃目標。既然要蓋房子，就需要建築材料，“月壤磚”的研究也被提上日程。2024年9月1日，在《開學第一課》節目中，科學家團隊帶來了最新研製的月壤磚，讓人新奇不已。

在月球上蓋房子，並非遙不可及

月麵建造是隨著人類登月活動的展開而被提出的。1969年，在人類首次登月後，引發了世界對月麵建造技術的研究熱潮。當時提出的技術路徑是全部地麵研製，運載發射，月麵直接應用。1993年到2018年，月麵建造研究得到進一步發展，美國宇航局提出“月球前哨”概念，歐洲航天局提出“月球棲息地”構想，主要技術路徑是地麵研製為(wei) 主，月麵展開部署，月麵擴建維護。

但是，相比於(yu) 傳(chuan) 統建造，月麵建造麵對的問題和挑戰非常複雜。首先是要克服弱重力、強輻射等極端環境的考驗。其次，月球處於(yu) 超高真空環境，並存在三百多攝氏度的溫差，傳(chuan) 統土木建造方式幾乎無法實施，結構穩定性也無法保證。另外，高昂的成本也意味著，從(cong) 地球上向月球運輸鋼筋、混凝土、水等建築材料也不切實際。除此之外，因為(wei) 沒有大氣層的保護，宇宙射線的強輻射、太陽風、微隕石等會(hui) 撞擊月球表麵，同時月球每年約有1000次2-3級的月震。這些都會(hui) 對月麵建築材料的力學性能、熱學性能和抗輻射性能提出苛刻要求。

月球表麵

麵對這個(ge) 人類共同的技術課題，我國科學家提出了自己的思考，就是在現有條件下，充分利用月球原位資源，結合地麵成熟的建造技術，創新構建月球人機協同建造體(ti) 係，實現月麵建造智能化實施。

2015年，中國工程院院士、國家數字建造技術創新中心首席科學家丁烈雲(yun) 從(cong) 建築3D打印中獲得啟發，開始帶領團隊從(cong) 事月麵基地建造研究。目前，國外建造月麵基地的技術思路是高能束3D打印，但存在大尺寸結構一次性成型困難、耗能大等問題。華中科技大學團隊為(wei) 了解決(jue) 這一問題，借鑒了中國傳(chuan) 統砌築和榫卯連接方式，將中國傳(chuan) 統製磚砌築的建造方法與(yu) 3D打印建造方法相結合，利用模擬月壤粉燒出帶有榫卯結構的月壤磚，再用機器人砌築，這樣，即便一個(ge) 砌塊打印壞了，也隻影響一塊。基於(yu) 此技術，他們(men) 設計了月麵建築的雛形——一個(ge) 像蛋殼一樣的雙層穹頂結構，取名為(wei) “月壺尊“；負責打印和拚裝的“中國超級泥瓦匠”——月蜘蛛打印機器人也正在設計中。

月壺尊設計示意圖

“中國超級泥瓦匠”機器人雛形

可喜的是，模擬“月壤磚”燒製獲得初步成果，國內(nei) 首個(ge) "月壤磚"已被製備出來，並計劃通過天舟八號送往中國空間站，進行太空暴露試驗。在完成太空試驗後，第一塊“月壤磚”預計將在2025年年底返回地球。

模擬月壤磚示意圖

這些模擬月壤磚在空間站上驗證的三大關(guan) 鍵性能包括：“月壤磚”的力學性能經曆暴露實驗後會(hui) 不會(hui) 退化，這一性能和建房子關(guan) 係最大；“月壤磚”熱學性能會(hui) 因為(wei) 巨大的溫差產(chan) 生什麽(me) 變化，這樣可以了解它的保溫和隔熱性能如何；“月壤磚”在空間站上收到大量宇宙輻射的影響後會(hui) 不會(hui) 發生變化。這三大性能是這次“月壤磚”在空間站完成暴露實驗研究的重點，這將為(wei) 中國進一步探索月球作出重大貢獻。

月壤磚，月麵原位建造的關(guan) 鍵材料

月壤就是月球表麵的土壤，月麵原位建造技術就是要充分利用月壤資源，就地取材或者一次性供給後能夠實現自我循環。而“燒結製磚技術“是實現這種月麵資源自給自足的重要手段之一。我國科學家團隊采用了模擬月壤燒結試驗，目前已經完成模擬月壤的三種燒結試驗，分別為(wei) 真空燒結、惰性氣體(ti) 燒結、空氣燒結。

其中，模擬月壤在惰性氣體(ti) 中燒結強度最高，能達到100多兆帕。而真空燒結是采用石墨模具，需要對模擬月壤稱重，按照重量將模擬月壤粉末裝填在模具內(nei) 部一個(ge) 直徑18毫米的空腔中，以石墨的壓頭對它進行壓實，壓實之後，再把它整個(ge) 組裝好；然後連同石墨模具，放到一個(ge) 真空的燒結爐內(nei) 部進行燒結。燒結爐的真空度可以達到10的負2次方帕，它主要是采用一種電加熱，內(nei) 部分布有10根矽鉬材料的加熱棒，通電之後就可以產(chan) 生熱量。模擬月壤和石墨被放置在爐子內(nei) 部，熱量就可以在抽真空之後，通過熱輻射的方式對材料進行加熱。燒製一爐真空環境的模擬月球磚大概需要24小時。還有一種方式是空氣燒結，指模擬月壤在大氣環境下進行的燒結過程，適用於(yu) 那些不需要防止氧化或對氧化不敏感的材料。

模擬月壤粉

另外，科學家團隊還進行了其他燒結試驗。例如采用電磁感應燒結爐的方式進行燒結。月壤材料被放在坩堝中間，通過電能轉化為(wei) 熱能的方式，電磁感應燒結爐可以將溫度加熱到1000℃以上，對模具進行加熱，十分鍾左右，一個(ge) 長18厘米的模擬月球磚就燒製完成了。再如，有的實驗團隊通過一個(ge) 菲涅爾透鏡，把太陽光聚焦在一個(ge) 點上，將來這個(ge) 點上放的是月壤，通過聚焦點的高溫把月壤燒結成磚。

除了探索月壤燒結製磚技術，這些模擬月壤磚能否經受住月球上的極端環境考驗，也是當前研究的重點。眾(zhong) 所周知，月表最低溫度-196℃、最高氣溫120℃，這些模擬月壤磚需要通過月表環境一個(ge) 循環的考驗（一個(ge) 循環指14天月晝和14天月夜），才能驗證其性能是否可靠。

在月球上蓋房子是人類的一個(ge) 偉(wei) 大而美麗(li) 的夢想，隨著科學技術的不斷進步，關(guan) 於(yu) 對月球的探索，甚至對更遠深空的探索，人類還將有無限暢想，也有著無限的可能。

部分信息來源於(yu) 科學網、央視網、新華網等（科學性審核：鄭永春，空間科學傳(chuan) 播專(zhuan) 家工作室）

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