在人类探索宇宙的征途中,月球始终是一个重要的目标。近日,天舟八号货运飞船成功将一份神秘大礼包——月壤砖,送往中国空间站。这批月壤砖由华中科技大学的国家数字建造技术创新中心研制,旨在为未来月球基地建设积累科研数据。
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介绍,月壤砖的强度受矿物成分和烧结方式的影响。此次送往空间站的月壤砖采用了五种不同的模拟月壤成分和三种烧结工艺制作而成。这些月壤砖将在空间站外进行暴露实验,通过宇宙射线、高低温循环等极端环境的考验,以研究其未来的劣化情况。
月壤作为月球表面的一层厚达数米至十几米的土状混合物,主要由岩石碎屑、矿物碎屑、玻璃质颗粒和黏合剂组成。研究团队通过模拟月壤的制作,以及多种成型方法的尝试,最终选择了烧结带有榫卯结构的月壤砖,再进行拼装建造的方案。
在华中科技大学的实验室里,一个沙盘模拟了未来月球基地的场景,其中“月壶尊”建筑尤为引人注目。该建筑采用双层穹顶结构,既满足空间最大、应力最低、保温隔热的要求,又方便建造。而月球玄武基地的构想,则是将中国传统制砖砌筑方式与3D打印建造方式相结合,设计建造月面基地。
自2015年起,丁烈云团队便开始了月面建造方法的研究。他们利用阿波罗计划获得的月球资料,以及地球上与月壤成分相近的火山灰,制作出模拟月壤,并进行了多种成型方法的尝试。团队最终选择了烧结月壤砖的方案,并通过不断实验和改进,提高了月壤砖的强度。
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。丁烈云团队作为首席科学家单位,承担了该项目的研发工作。他们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。为了模拟月球环境,团队在实验室里进行了真空、高低温等极端条件的模拟实验。
在嫦娥五号成功带回月壤样品后,丁烈云团队获得了500毫克珍贵的月壤样品。他们利用这些样品进行了更加深入的实验和研究,为未来的月球基地建设提供了更加准确的数据支持。