“月壤磚”是什么東西？

“月壤磚”是未來可能用于月球蓋房子的建筑材料，比普通混凝土磚要堅(jiān)硬得多。再過一段時(shí)間，這種“月壤磚”就將搭乘“天舟八號(hào)”貨運(yùn)飛船飛向中國(guó)空間站，到太空去做暴露實(shí)驗(yàn)。“月壤磚”跟普通的磚到底有哪些不同？它們?yōu)槭裁匆ヌ漳兀?/p>

“月壤磚”：一塊不普通的“磚”

能在月球蓋房子的“月壤磚”和我們地球的磚一樣嗎？為了找到“月壤磚”中的秘密，記者來到了它的研制地——華中科技大學(xué)國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授 周誠(chéng)：我手上拿的這兩塊磚叫做模擬“月壤磚”，它的成分是我們通過模仿真實(shí)月壤的成分，然后去燒結(jié)形成的模擬“月壤磚”。

日常生活中的建筑用磚一般有紅磚、青磚以及混凝土磚，這些“月壤磚”拿起來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。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授 周誠(chéng)：模擬“月壤磚”的強(qiáng)度比我們地球上用的紅磚、青磚等要高很多，我們看到的這兩塊磚呈現(xiàn)的是榫卯結(jié)構(gòu)，有利于在未來的月球基地的建造過程中，我們采用這樣的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行拼裝建造。

太空之旅驗(yàn)證關(guān)鍵性能

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“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？專家告訴記者，“月壤磚”的太空之旅有三大關(guān)鍵性能要驗(yàn)證。

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180℃，月夜又到-190℃。此外，因?yàn)闆]有大氣保護(hù)，大量宇宙輻射和許多微隕石會(huì)撞擊到月球表面，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)性能和抗輻射性能都提出苛刻要求。

為了搞清楚“月壤磚”能不能勝任月球造房子的任務(wù)，近日，“月壤磚”就要搭乘“天舟八號(hào)”貨運(yùn)飛船前往中國(guó)空間站。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。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)介紹，驗(yàn)證“月壤磚”三大關(guān)鍵性能包括：

• “月壤磚”的力學(xué)性能。因?yàn)檫@個(gè)和我們建房子關(guān)系最大，就是樣品的力學(xué)性能會(huì)不會(huì)退化。

• “月壤磚”的熱學(xué)性能的變化。我們希望知道它的保溫和隔熱的性能怎么樣。

• 輻射作用對(duì)“月壤磚”的影響。因?yàn)樵虑蚴钦婵盏沫h(huán)境，所以有大量的宇宙輻射，我們也希望了解在宇宙輻射的作用下，“月壤磚”在月球上能不能經(jīng)受得住。

“月壤磚”如何煉成

月球表面復(fù)雜的環(huán)境對(duì)“月壤磚”的性能提出了極高的要求，“月壤磚”又是怎么煉成的呢？

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國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授 周誠(chéng)：采用真空熱壓燒結(jié)的方式形成的“月壤磚”，整個(gè)過程大概分為三個(gè)步驟，第一個(gè)步驟，我們需要把模擬月壤進(jìn)行稱重，稱重之后按照重量放入模具中，但月壤是非常松散的，我們需要在模具的容器里面進(jìn)行壓制。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授 周誠(chéng)：工程師操作的就是讓它能夠均勻地施壓，然后形成有效的一個(gè)坯體。壓力施加完畢后，工程師會(huì)把壓制成型的、帶有模擬月壤的模具放到真空熱壓爐中，然后加上隔熱的一些設(shè)施。鎖上整個(gè)真空實(shí)驗(yàn)裝置以后，就可以把它升溫?zé)Y(jié)。

科研人員用實(shí)驗(yàn)室模擬出的月壤材料就類似地球土壤一樣，是分散的，他們需要通過高溫進(jìn)行燒制，比如采用電磁感應(yīng)燒結(jié)爐可以在十分鐘左右將溫度加熱至1000℃以上，“月壤磚”就燒制完成了。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授 周誠(chéng)：這個(gè)過程中是沒有任何其他的材料添加物的，所以它是100%原位成型工藝方法，這也是在未來月球基地建造中的一個(gè)非常有潛力的建造方式。

太空實(shí)驗(yàn)助力攻關(guān)

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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，也就是說，將來我們建設(shè)月球科研站，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。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授 周誠(chéng)：這就是馬上要跟隨天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船在空間站當(dāng)中去做暴露實(shí)驗(yàn)的樣品。這些都是模擬月壤燒結(jié)的樣品，一共分為三塊樣品板，實(shí)際上我們?cè)O(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，然后再來做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

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。

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，為后續(xù)月球基地的建設(shè)可以提供更準(zhǔn)確的科研數(shù)據(jù)。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授 周誠(chéng)：我們這里面有5種不同的成分，有模擬月海的，也就是我們嫦娥五號(hào)落地（月）的地方，那一種以玄武巖為主的模擬月壤的成分。這里面也有將來為嫦娥八號(hào)，包括嫦娥七號(hào)，落地在高地的月壤成分，主要是以斜長(zhǎng)巖為主。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授 周誠(chéng)：跟地球一樣，東北的土是黑土，西北的土是黃土。在月球上也是，在不同的位置、不同區(qū)域土壤的顆粒成分都不一樣。我們主要了解在不同的成型工藝下，在空間站的那種環(huán)境中，它的退化規(guī)律。因?yàn)橛辛送嘶?guī)律，我們才能夠?qū)Σ牧线x擇、工藝的優(yōu)化提出很好的科學(xué)依據(jù)。

（總臺(tái)央視記者 崔霞 李寧 吳天白 凌姝 王鏡雅）