近日,天舟八号货运飞船成功对接天宫空间站,并携带了一份特殊的“快递”——由华中科技大学国家数字建造技术创新中心研制的月壤砖。这批月壤砖将用于空间站的舱外暴露实验,为未来月球基地建设积累宝贵的科研数据。
中国工程院院士、国家数字建造技术创新中心首席科学家丁烈云表示,此次上行的月壤砖共有三块,它们采用了五种不同的模拟月壤成分和三种不同的烧结工艺制作而成。月壤砖的强度受到矿物成分和烧结方式等多种因素的影响,因此需要通过实验来验证其性能。
丁烈云介绍,月壤砖是未来月球建筑的潜在建筑材料,此次实验将通过在空间站外的暴露实验,模拟月球的高低温、宇宙射线等极端环境,观察月壤砖的劣化情况。实验将持续三年,每年取下一块月壤砖进行分析,以获取准确的科研数据。
在华中科技大学的实验室里,丁烈云团队还展示了未来月球基地的构想。他们提出了“月壶尊”和月球玄武基地两种设计方案,前者是一个双层的穹顶结构,内部空间分为工作区和休息区;后者则结合了传统制砖砌筑和3D打印技术,采用整体预制拼装、局部打印连接的方式建造。
为了研究月壤的成型机理,丁烈云团队在地球上进行了大量的模拟实验。他们首先通过清洗、烘干、碾碎等步骤制作模拟月壤,然后尝试不同的成型方法和烧结工艺。然而,地球上的实验始终无法完全模拟月球的环境,尤其是月球的重力环境。因此,丁烈云表示,下一步需要在月球上真正进行烧砖实验,以获取更准确的数据。
2021年,科技部将“轻量化可重构月面建造方法研究”列入重点研发计划,华中科技大学成为该项目的首席科学家单位。月面原位建造面临着极端环境的巨大挑战,包括原位材料单一、无液态水、低重力等。丁烈云团队通过借鉴中国传统砌筑和榫卯连接方式,创造性地提出了利用月壤烧结出带有榫卯结构的月壤砖进行拼装建造的方案。
丁烈云团队还关注到人才培养的重要性。他们集结了多学科的跨界人才,共同开展地外建造研究工作。在实验室里,地球和月球两条路并行不悖,学生们的研究方向涉及城市交通、地下管道、建筑机器人等多个领域。丁烈云表示,他希望培养未来能够面对挑战、勇于探索的高素质、综合性人才。
自1969年阿波罗11号成功登月以来,人类对月球的探索从未停歇。随着我国航天科技的不断进步,对月球的认知逐步加深,探索的步伐也日益加快。此次月壤砖搭乘天舟八号进入太空实验室,将为未来的月球基地建设提供重要的数据支持。仰望星空、脚踏实地,丁烈云团队的实验仍在继续,他们为人类的深空探测事业贡献着自己的智慧和力量。