隨著中國探月工程四期展開，在月亮上蓋房子成為我們的規劃之一。既然要蓋房子，就需要建筑材料。2024年11月15日，華中科技大學科研團隊燒制的月壤磚隨天舟八號貨運飛船飛上太空，并開始進行艙外暴露實驗。那么，它為我們提供了什么方案？

已在太空中展開暴露實驗的月壤磚樣品（供圖/周燕）

月面蓋房大挑戰

月面建造需要面對復雜的問題和挑戰，若使用傳統的土木建造方式，建筑的結構穩定性無法得到保障；月表環境特殊，對建筑材料的力學性能、熱學性能、抗輻射性能和耐久性能等要求都十分苛刻；向月球運輸鋼筋、混凝土等建筑材料的成本高昂，也并不現實。

面對上述月面建造挑戰，我國科研人員交出了自己的方案：在現有條件下，充分利用月球原位資源——月壤，結合地面成熟的建造技術，從一塊月壤磚開始搭建月球基地。

如何制作？

來自“本土”的原料

月壤指覆蓋在月球基巖表面的松散顆粒，厚度為幾米至十幾米之間。目前，學界對其成因的假說眾多，主要認為它是在隕石撞擊、宇宙射線轟擊、劇烈溫度變化等共同作用下的產物。

月壤顆粒主要由巖石碎屑、礦物碎屑、玻璃質顆粒和黏合劑組成，多呈棱角狀、次棱角狀或長條狀。其成分在不同區域存在差異，不過化合物成分以氧化硅為主，礦物成分則包括斜長石、橄欖石、輝石、鈦鐵礦及玻璃物質等。月壤樣品間的粒徑也有差異，我國嫦娥五號、嫦娥六號探測器采集到的月壤樣品最大粒徑不超過300微米。

科研人員參照真實月壤成分配制模擬月壤，以此為原料制作月壤磚。

參照真實月壤成分配制的模擬月壤（供圖/周燕）

模擬月壤的微觀結構（供圖/周燕）

“零添加”的燒結工藝

月壤磚的制作工藝多樣，如在月壤中添加水和膠凝材料制備類混凝土磚，制備結構復雜或異形的月壤磚時，也可使用3D打印技術。不過這些方法都需要額外從地球攜帶原料，并不是月壤材料原位利用率100%的建造技術。

科研人員選擇像燒制紅磚、青磚一樣，采用燒結工藝（將月壤在低于主要組分熔點溫度下加熱，使顆粒間產生連接的方法）制備月壤磚。首先將松散的模擬月壤放入模具進行壓制，形成胚體，隨后將其放入真空熱壓爐中升溫燒結。普通紅磚的抗壓強度為15～20兆帕，制備的月壤磚抗壓強度最高則可達100兆帕以上，力學性能十分優異。

借鑒中國傳統榫卯連接方式的月壤磚，
減少了建筑一次性成型的風險（供圖/周燕）

雖然性能優異，但月壤磚到底能不能承受月面的極端環境，還要讓它在太空中經受考驗之后才能知道。月壤磚會在太空中開展為期3年的艙外暴露試驗，每年返回一塊，第一塊預計在2025年底回歸地球，為未來月球基地建設積累科研數據。在月球上蓋房子，已不再是遙不可及的夢想。

責任編輯｜牛一名 岳煥琦

運營編輯｜岳煥琦
質量審核 | 業蕾
圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《月壤磚：在月球“搭積木”》，撰文/周燕（華中科技大學土木與水利工程學院），原文有刪改，原創作品轉載請注明來源。

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