國(guó)貨“月壤磚”有了，在月球上蓋房子，還需要等多久呢？

大家好！這里是“國(guó)貨大象”。記錄經(jīng)典國(guó)貨，為您解密?chē)?guó)貨之大象。

2024年11月13日早上，天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船和長(zhǎng)征七號(hào)遙九運(yùn)載火箭組合體在文昌航天發(fā)射場(chǎng)開(kāi)始進(jìn)行垂直轉(zhuǎn)運(yùn)，這標(biāo)志著天舟八號(hào)任務(wù)正式進(jìn)入發(fā)射準(zhǔn)備階段。此次天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船攜帶的補(bǔ)給物資主要用于保障神舟十九號(hào)、二十號(hào)兩批航天員乘組在軌正常生活、工作。

特別值得一提的是，由我國(guó)科學(xué)家模擬月壤成分燒制而成的“月壤磚”也在這艘貨運(yùn)飛船中。它將被送往空間站開(kāi)展太空暴露實(shí)驗(yàn)，目的是確認(rèn)“月壤磚”能否承擔(dān)在月球上蓋房子的任務(wù)。

專(zhuān)家介紹，“月壤磚”的太空之旅將驗(yàn)證包括力學(xué)性能、熱學(xué)性能的變化以及宇宙輻射作用對(duì)其的影響等三大關(guān)鍵性能。

國(guó)貨“月壤磚”是如何制作出來(lái)的？

國(guó)貨“月壤磚”的制作過(guò)程主要分為三個(gè)步驟：

首先是稱(chēng)重，將模擬月壤按照設(shè)定的重量放入模具中；

接著進(jìn)行壓制，由于月壤非常松散，需在模具容器里均勻施壓形成坯體；

最后是真空熱壓燒結(jié)，把壓制成型的帶有模擬月壤的模具放入真空熱壓爐中加熱至1000℃以上。

國(guó)貨“月壤磚”的整個(gè)制作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了100%原位成型工藝方法，即沒(méi)有添加其他材料，這為未來(lái)在月球上就地取材、利用月壤等資源建造基地提供了可能，可極大降低月面建造的成本。

“月壤磚”在太空實(shí)驗(yàn)中具體會(huì)經(jīng)歷哪些步驟？

第一步，準(zhǔn)備不同形態(tài)和成分的樣品：研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了柱狀和片狀兩種形態(tài)的“月壤磚”樣品，并且使用了5種不同的模擬月壤成分和3種不同的燒結(jié)工藝。

第二步，進(jìn)行太空暴露實(shí)驗(yàn)：將“月壤磚”放置在空間站的特定位置，使其暴露在太空環(huán)境中。太空環(huán)境極為惡劣，包括劇烈的溫度變化（從超過(guò) 180℃到-190℃）、宇宙輻射以及微隕石撞擊等。

第三步，監(jiān)測(cè)關(guān)鍵性能：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，持續(xù)監(jiān)測(cè)“月壤磚”的力學(xué)性能、熱學(xué)性能和抗輻射性能等關(guān)鍵性能。力學(xué)性能關(guān)系到其在建造中的承載能力；熱學(xué)性能涉及保溫和隔熱效果，以確保在月球的極端溫度條件下能維持穩(wěn)定；抗輻射性能則關(guān)乎“月壤磚”長(zhǎng)期暴露在宇宙輻射下的穩(wěn)定性和可靠性。

第四步，記錄和分析數(shù)據(jù)：收集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各項(xiàng)性能的數(shù)據(jù)，了解不同成型工藝下“月壤磚”在太空環(huán)境中的變化和退化規(guī)律。

第五步，返回地球進(jìn)行評(píng)估：預(yù)計(jì)第一塊“月壤磚”將在2025年年底返回地球，科研人員將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估和分析，與在太空實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以確定“月壤磚”是否能夠滿(mǎn)足在月球上建造的要求，并為后續(xù)月球基地建設(shè)提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和優(yōu)化材料選擇及工藝的依據(jù)。

“月壤磚”有了，在月球上蓋房子還需要等多久？

在月球上蓋房子是一項(xiàng)極其復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，雖然“月壤磚”的出現(xiàn)是一個(gè)重要的進(jìn)展，但要實(shí)現(xiàn)真正在月球上蓋房子，還需要解決許多問(wèn)題。

首先，需要完善可靠且高效的太空運(yùn)輸系統(tǒng)，以確保建筑材料和相關(guān)設(shè)備能夠大量、安全地運(yùn)送到月球。

其次，要研發(fā)適應(yīng)月球極端環(huán)境的建筑技術(shù)和工藝，月球表面的溫度變化劇烈、輻射強(qiáng)度高、真空環(huán)境等都對(duì)建筑的耐久性和穩(wěn)定性提出了極高要求。

再者，還需要建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的能源供應(yīng)系統(tǒng)，以支持建筑施工和后續(xù)的使用。

此外，人類(lèi)在月球上的長(zhǎng)期生存保障技術(shù)，如氧氣生成、水回收利用等也需要進(jìn)一步發(fā)展。

綜合考慮這些因素，在月球上蓋房子可能還需要數(shù)年甚至數(shù)十年的時(shí)間。隨著科技的不斷進(jìn)步，相信這一目標(biāo)在未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)。

要實(shí)現(xiàn)用“月壤磚”在月球上蓋房子，還需要克服以下幾方面的困難：

1. 原材料獲取和處理：月球表面的月壤分布不均，且質(zhì)量和成分存在差異。如何高效地獲取、篩選和處理適合制作“月壤磚”的原材料是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，還需要開(kāi)發(fā)能夠在月球環(huán)境中運(yùn)行的開(kāi)采和加工設(shè)備。

2. 生產(chǎn)工藝優(yōu)化：雖然在地球上已經(jīng)有了一定的“月壤磚”制作工藝，但在月球的低重力、高真空、極端溫度等特殊環(huán)境下，現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝可能需要大幅度改進(jìn)和優(yōu)化，以確保“月壤磚”的質(zhì)量和性能。

3. 太空運(yùn)輸和建設(shè)成本：將制作“月壤磚”所需的設(shè)備、材料以及后續(xù)的建筑構(gòu)件運(yùn)輸?shù)皆虑颍杀緲O高。需要研發(fā)更高效、經(jīng)濟(jì)的太空運(yùn)輸方式和技術(shù)。

4. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：月球上的重力只有地球的約六分之一，這對(duì)房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了新的要求。如何利用“月壤磚”構(gòu)建穩(wěn)定、安全且適應(yīng)月球環(huán)境的建筑結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的工程問(wèn)題。

5. 長(zhǎng)期耐久性和可靠性：月球環(huán)境中的宇宙射線(xiàn)、微流星體撞擊、大幅度的溫度變化等因素，會(huì)對(duì)“月壤磚”和建筑結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期耐久性和可靠性產(chǎn)生影響。需要確保“月壤磚”在這種極端條件下能夠長(zhǎng)期保持性能穩(wěn)定。

6. 能源供應(yīng)和資源利用：在月球上進(jìn)行建筑施工需要大量的能源支持，如何有效地利用月球上的有限資源來(lái)滿(mǎn)足能源需求是關(guān)鍵問(wèn)題。

7. 現(xiàn)場(chǎng)施工和自動(dòng)化技術(shù)：由于人類(lèi)在月球上的活動(dòng)受到諸多限制，需要開(kāi)發(fā)高度自動(dòng)化的施工技術(shù)和設(shè)備，以減少對(duì)人工操作的依賴(lài)。

8. 環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展：月球建筑活動(dòng)應(yīng)盡量減少對(duì)月球環(huán)境的破壞，同時(shí)要考慮建筑的可重復(fù)利用和可持續(xù)性。

專(zhuān)家們對(duì)“月壤磚”未來(lái)承擔(dān)在月球上蓋房子的任務(wù)，有多大的信心？

目前，專(zhuān)家對(duì)于國(guó)貨“月壤磚”未來(lái)承擔(dān)在月球上蓋房子的任務(wù)，持謹(jǐn)慎樂(lè)觀(guān)的態(tài)度。

一方面，國(guó)貨“月壤磚”的相關(guān)研究和實(shí)驗(yàn)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，其在地面模擬實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出了一些具有潛力的性能。

然而，太空環(huán)境極其復(fù)雜和惡劣，存在眾多不確定性因素。目前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和成果還相對(duì)有限，要真正實(shí)現(xiàn)用“月壤磚”在月球上蓋房子，還需要經(jīng)過(guò)更多的太空實(shí)驗(yàn)和實(shí)際驗(yàn)證。

在這個(gè)過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)未曾預(yù)料到的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，需要不斷地改進(jìn)和完善技術(shù)。但專(zhuān)家們相信，隨著研究的深入和技術(shù)的進(jìn)步，“月壤磚”最終能夠?yàn)樵虑蚪ㄖ峁┯行У慕鉀Q方案。

除了“月壤磚”，還有其他材料在研究用于月球建筑嗎？

當(dāng)然有！除了“月壤磚”，目前還有以下一些材料在研究用于月球建筑：

1. 月巖：月球上存在各種巖石，對(duì)其進(jìn)行加工和利用可能成為建筑材料的來(lái)源之一。

2. 金屬合金：通過(guò)提取月球上的金屬元素，制造適合的金屬合金用于建筑結(jié)構(gòu)。

3. 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料：這類(lèi)材料具有高強(qiáng)度和良好的耐候性，可能適用于月球建筑的特定部位。

4. 氣凝膠：具有出色的隔熱性能，有助于維持月球建筑內(nèi)部的適宜溫度。

5. 3D 打印材料：如特殊的聚合物或陶瓷材料，通過(guò) 3D 打印技術(shù)在月球上直接構(gòu)建建筑構(gòu)件。

這些材料都在不同程度的研究和探索中，以尋找最適合月球建筑需求的解決方案。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，在這些用于月球建筑的材料中，3D 打印材料具有相對(duì)較大的潛力。其優(yōu)勢(shì)在于可以根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求直接在月球上進(jìn)行打印制造，減少了從地球運(yùn)輸預(yù)制構(gòu)件的需求和成本。而且，隨著 3D 打印技術(shù)的不斷發(fā)展，能夠使用的材料種類(lèi)越來(lái)越豐富，性能也在不斷提升。

金屬合金如果能有效地從月球資源中提取和制造，也具有很大的應(yīng)用前景，因?yàn)榻饘偻ǔ＞哂休^高的強(qiáng)度和耐用性。

氣凝膠在隔熱方面表現(xiàn)出色，對(duì)于維持月球建筑內(nèi)部的穩(wěn)定溫度環(huán)境至關(guān)重要。

月球表面晝夜溫差極大，白天溫度可高達(dá) 127 攝氏度，夜晚則可低至 -173 攝氏度。氣凝膠由于其獨(dú)特的納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)，能夠極大地減少熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流。

在理想情況下，優(yōu)質(zhì)的氣凝膠材料在月球環(huán)境中可以有效阻擋絕大部分的熱量傳遞，使建筑內(nèi)部的溫度波動(dòng)顯著減小。具體來(lái)說(shuō)，它可以減少高達(dá) 90%以上的熱量傳遞，從而為月球建筑提供相對(duì)穩(wěn)定和適宜的內(nèi)部溫度環(huán)境。

氣凝膠除了隔熱特性，在月球建筑中還有以下可能有用的特性

輕質(zhì)：氣凝膠的密度極低，這對(duì)于從地球向月球運(yùn)輸建筑材料以及在月球低重力環(huán)境下進(jìn)行施工和建設(shè)都具有重要意義，能減輕建筑的整體重量。

抗壓性：雖然氣凝膠質(zhì)地輕盈，但在一定程度上具有較好的抗壓能力，可以在承受一定壓力的同時(shí)保持結(jié)構(gòu)完整，有助于增強(qiáng)月球建筑的穩(wěn)定性。

吸聲降噪：月球環(huán)境相對(duì)寂靜，但在建筑內(nèi)部可能會(huì)因設(shè)備運(yùn)行等產(chǎn)生噪音，氣凝膠能夠吸收聲波，提供相對(duì)安靜的內(nèi)部環(huán)境。

吸附性能：氣凝膠具有較大的比表面積，可以吸附一些微小顆粒和雜質(zhì)，有助于改善月球建筑內(nèi)部的空氣質(zhì)量。

耐輻射：能夠在一定程度上抵御宇宙射線(xiàn)的輻射，為建筑內(nèi)部提供一定的防護(hù)。

氣凝膠

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