成功发射！月球基地拟用“建材”首乘天舟赴太空

青田石头

撰文丨李岩

据中国载人航天工程办公室消息，北京时间2024年11月15日23时13分，搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，约10分钟后，天舟八号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道，之后飞船太阳能帆板顺利展开，发射取得圆满成功。后续，天舟八号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行交会对接。

政知君注意到，此次发射的天舟八号货运飞船，首次搭载一批特殊的“建材”升空——“月壤砖”。
月球基地“建材”
据国家航天局披露，我国计划于2035年前后建设月球科研站基本型。该型科研站将以月球南极区域为中心，具备百公里范围的科研作业能力。
低重力、强辐射、温差大、月震……月球环境复杂、材料单一，给建站工程带来极大挑战。
日前，由我国科学家模拟月壤成分烧制而成的“月壤砖”公开亮相，拟用于未来建造月球基地。

国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚介绍称，“月壤砖”的密度与普通砖块相当，抗压强度却是普通红砖、混凝土砖的三倍以上，相当于每平方厘米能承受1吨多重量。
其形制区别于日常所见的矩形砖块，而是呈榫卯结构。未来建造月球基地，可能会采用这样的结构形式进行拼装。
100%原位成型
“月壤砖”采用真空热压烧结的方式成型，整个过程大概分为三个步骤。
第一步，先为模拟月壤称重，按照重量放入模具。因月壤非常松散，所以需要在模具容器里进行压制。
第二步，将压制成型的、带有模拟月壤的模具升温烧结。
第三步，对“月壤砖”进行高温烧制。
为何采用模拟月壤进行烧制？因为，太空运输的成本高昂，从地球运送基础材料至月球使用并不实际，在月球表面就地取材是更合理的选择。
据介绍，“月壤砖”是以100%原位成型的工艺方法制造的，整个过程中没有任何其他添加物。“100%原位成型工艺”意味着，将来可在月球就地取材，直接利用月壤、太阳能、矿产等月面原位资源，无须再从地球上运输预制建筑构件。
政知君注意到，“月壤砖”不仅采取模拟月壤作为烧制材料，同时研究团队也对烧制环境进行了模拟。专家介绍称，考虑到地球环境和月球的差异，为了保证“月壤砖”在月球表面同样可以成功制作，科研团队采用了真空烧结的方式制作“月壤砖”。制作时，将装有月壤粉末的石墨模具整体置于真空热压炉内进行烧制。
三重考验
“月壤砖”此去太空有何任务？
这次，“月壤砖”将暴露于太空环境进行有关测试和验证，确保其性能达到月球建站要求。这些“月壤砖”在太空进行暴露实验后，将为未来在月球建设积累科研数据，从而优化实际方案。
复杂、恶劣的环境，给月面建筑材料的力学性能、热学性能和抗辐射性能提出苛刻要求。因此，“月壤砖”需前期进行太空暴露实验，进行针对性测试。

为了充分利用太空实测的珍贵机会，研究团队将带到中国空间站的“月壤砖”设计为柱状和片状两种形态：

• 柱状“月壤砖”主要用于力学测试；
  
• 暴露面积较大的片状“月壤砖”，用于热学和辐射效应测试。
  

除了形态不同，这些“月壤砖”还使用了5种不同的模拟月壤成分、3种不同的烧结工艺，将为后续月球基地的建设提供更准确的科研数据。
中国工程院院士、华中科技大学教授丁烈云表示，他们用不同成分的月壤烧结成月壤砖试块，但还需研究其是否能经受住月球极端环境的考验。
周诚说：“实际上，我们设计的整个暴露时间是三年，每隔一年会下行一块样品板，带着在空间站暴露之后的样品返回地球，再做相关实验。”首批样品预计将在明年年底返回地球。