華科大“月壤磚”開(kāi)啟太空行程，中國(guó)人將在月球蓋房子
新聞?dòng)浾?李碗容
通訊員 高翔 左盈
11月16日，神舟十九號(hào)航天員乘組收到了天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船，耗時(shí)3小時(shí)17分，從文昌航天發(fā)射場(chǎng)送來(lái)的“太空快遞”。新聞?dòng)浾邚娜A中科技大學(xué)獲悉，其中就有由中國(guó)工程院院士、華中科技大學(xué)土木與水利工程學(xué)院教授丁烈云領(lǐng)銜的華科大科研團(tuán)隊(duì)，模擬月壤成分燒制而成的“月壤磚”。此次上太空，就是為了搞清楚“月壤磚”能不能勝任月球造房子的任務(wù)。在完成太空實(shí)驗(yàn)后，第一塊“月壤磚”預(yù)計(jì)將在2025年年底返回地球。
（模擬）月壤燒結(jié)的樣品
“月壤磚”為什么要搭乘“天舟八號(hào)”前往中國(guó)空間站？“月壤磚”需要經(jīng)受住怎樣的考驗(yàn)才能肩負(fù)起月球蓋房子的重任呢？據(jù)悉，要在月面蓋房子，首先就會(huì)遭遇溫度劇烈變化的挑戰(zhàn)，月晝溫度超過(guò)180℃，月夜又到-190℃。此外，因?yàn)闆](méi)有大氣保護(hù)，大量宇宙輻射和許多微隕石會(huì)撞擊月球表面。同時(shí)還有震動(dòng)頻率高的月震，這些都會(huì)對(duì)月面建筑材料的力學(xué)性能、熱學(xué)性能和抗輻射性能提出苛刻要求。上太空就是為了搞清楚，“月壤磚”能不能勝任月球造房子的任務(wù)。華科大團(tuán)隊(duì)將借助此次太空之旅，了解在不同的成型工藝下，在空間站的環(huán)境中，“月壤磚”的退化規(guī)律，為材料選擇、工藝優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。
做“月壤磚”的材料來(lái)自月球嗎？2023年5月，華科大團(tuán)隊(duì)獲批嫦娥五號(hào)月壤樣本。此次上太空的“月壤磚”，其原材料為仿制品，是團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析真實(shí)月壤成分，并模擬配成后再燒結(jié)而成的。據(jù)介紹“月壤磚”密度與普通磚塊相當(dāng)，但它的抗壓強(qiáng)度卻是普通紅磚、混凝土磚的三倍以上，相當(dāng)于1平方厘米的面積上能承受1噸多的重量。在介紹“月壤磚”制作流程時(shí)，科研人員提到了一個(gè)詞——原位成型工藝方法，是指將來(lái)建設(shè)月球科研站時(shí)可以在月球上就地取材，直接利用月壤、太陽(yáng)能、礦產(chǎn)等月面原位資源來(lái)蓋房子。不需要再?gòu)牡厍蛏线\(yùn)輸預(yù)制建筑構(gòu)件，這樣的方式能夠極大地降低月面建造的成本。這些模擬“月壤磚”將在太空暴露實(shí)驗(yàn)后，為將來(lái)真的到月球上蓋房子積累科研數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化實(shí)際方案。
為了充分利用上太空實(shí)測(cè)的珍貴機(jī)會(huì)，研究團(tuán)隊(duì)將帶到中國(guó)空間站的“月壤磚”設(shè)計(jì)為柱狀和片狀兩種形態(tài)。柱狀“月壤磚”主要用于力學(xué)測(cè)試，暴露面積較大的片狀“月壤磚”則用于熱學(xué)和輻射效應(yīng)測(cè)試。月球上不同位置、不同區(qū)域土壤的顆粒成分都不一樣。因此，除了形態(tài)不同，這些“月壤磚”還使用了5種不同的模擬月壤成分，3種不同的燒結(jié)工藝。該校國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心周誠(chéng)教授介紹，模擬月壤燒結(jié)的樣品一共分為三塊樣品板，實(shí)際上團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的整個(gè)暴露時(shí)間是三年。“所以每隔一年我們會(huì)下行一塊樣品板，帶著在空間站暴露之后的樣品返回地球，然后再來(lái)做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。”周誠(chéng)介紹。在完成太空實(shí)驗(yàn)后，第一塊“月壤磚”預(yù)計(jì)將在2025年年底返回地球。
據(jù)悉，早在2017年4月20日，“太空快遞員”天舟一號(hào)帶著華科大物理學(xué)院引力中心“非牛頓引力實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證”出發(fā)，兩天后送達(dá)天宮二號(hào)。
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