在月球上造房子，老祖宗传下来的“榫卯结构”居然变成了最优解？
作者 ｜GeniusFactory
转自 ｜GeniusFactory
编辑｜智筑网
2024年6月24日嫦娥六号成功获取月球表面土壤顺利返航，这在一定程度上标志着中国的探月工程即将进入第四期项目阶段——建成月球科研站基本型。
图源：官网
而太空建筑也是最近建筑类学科的重点研究方向，包括建筑建造技术、建筑材料、能源供应等各项领域。
10月20日，据央视新闻报道，来自华中科技大学的国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚及其科研团队为我们公布了他们最新的科研成果—— “月壤砖”。
所谓“月壤砖”，是我国科学家模拟月壤成分烧制而成的，拟用于未来建造月球基地。
据悉，这些“月壤砖”拿起来密度与普通砖块相当，但它的抗压强度却是普通红砖、混凝土砖的三倍以上，相当于1平方厘米的面积上能承受1吨多的重量。
而且根据新闻采访视频，我们可以看出，这款“月壤砖”将会以 “榫卯结构”在月球上进行拼装建造。
周诚：“模拟“月壤砖”的强度比我们地球上用的红砖、青砖等要高很多，我们看到的这两块砖呈现的是榫卯结构，有利于在未来的月球基地的建造过程中，我们采用这样的结构形式进行拼装建造。”
砖是就地取材来的
屋是榫卯结构来的
为了实现在月建造成本的最大程度降低， “月壤砖”的制作流程将采取原位成型工艺方法。
也就是说，将来建设月球科研站，可以在月球上就地取材，直接利用月壤、太阳能、矿产等月面原位资源来盖房子，不需要再从地球上运输预制建筑构件。
周诚表示，模拟月壤烧结的样品一共分为三块样品板，“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。”
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”，则用于热学和辐射效应测试。
至于为什么要设计成榫卯结构，简单来分析一下：
1.榫卯工艺不需要粘合剂；也就意味着不需要探究更多一种新材料的开发，极大降低了研究成本；
2.组装技术方便，3d打印更精准；由于固件的榫卯咬合关系简单，所以只要设定参数正确，就能保证建造；
3.榫卯结构抗震抗拉能力比较好；能够承受较大的压力和拉力，且在受到震动时不易松动；
4.榫卯结构的可拆卸性，使得在月建筑即使出现了部分的受损，也能够快速地进行局部维修。
5.适应极端环境;月球环境极为苛刻，存在温差大、真空、月震等情况。榫卯结构作为一个整体，其热胀冷缩程度同步，能够更好地适应这种极端环境，保证房屋的结构完整性。
华中科技大学方案/网友制图
而就建造技术来说，华中科技大学教授丁烈云教授表示，目前有两种方案，一种是要把月壤烧成砖，然后用机器人来进行砌筑；另一种方案，就是直接用3D打印。如月球上工作的蜘蛛机器人通过真空烧砖、组装、连接等，像搭乐高积木一样建造月球家园。
显然，现在的研究方向是朝着第一种方法来实现。
太空基站探索
3D技术至关重要
新闻截图
而就月球研究基地而言，也有其它许多种建造方案。例如2016年美国提出的“空气屋”方案，虽然第一次展开失败， 但在当时，这一方案被美国视为未来太空探索的重要发展方向。
图片由ICON提供
而2020年10月，美国NASA资助了一项太空3D打印建筑的计划，叫做奥林匹斯项目， 目的是开发一种在月球上进行机器人建筑的方法。奥林匹斯项目的推动者是一家建筑3D打印公司——ICON。
ICON、建筑公司BIG、太空初创公司SEArch+将与NASA马歇尔太空飞行中心合作，探索月球土壤模拟物的增材制造。BIG合伙人Martin Voelkle提出， 在月球上3D打印实现的零浪费的可持续发展实践可以推广到地球上的建筑中。
重达495公斤的不锈钢3D打印月球地板
2021年9月，荷兰的机器人金属3D打印公司MX3D已经为欧洲航天局（ESA） 的月球定居点原型建造了一种基于新型材料的高效"骨架地板"。
利用划定的应力图分析和拓扑结构优化，
该地板的设计相较于以前明显变轻©欧空局
通过将划线应力图分析与3D打印相结合，MX3D公司建造出一个超轻的钢结构，该结构具有光滑的网状设计，质量减少到395公斤。
据欧空局工程师Advenit Makaya表示， 这种结构的制造成功显示了MX3D技术的效率和在月球开展建筑作业的潜力，未来它还有可能应用于雷石结构的建造。
可见，现如今无论中外国家，对于太空建筑的建造研究方向都避不开3D打印技术，但最终会具体成什么样的机制，就是各国技术人员的智慧总结了。
当然，在最后，必须要夸赞一下我国的航天事业工作者为太空项目不断向前推进的成果，不然这块“月壤砖”或许也不会获得这么多项真实月球土壤的数据参考（狗头~
