從“月壤磚”到“月球房”，還需這三步

◎本報記者 洪敬譜

近日，我國首台月壤打磚機在深空探測實驗室研製成功，這種打磚機可以利用聚光太陽能將月壤熔融成型，未來可以實現用月球的土建設月球的房子。

這套裝置的成功研製經歷了哪些階段？由它製成的月壤磚有哪些特點？從“月壤磚”到“月球房”，還需要完成哪些步驟？圍繞這些熱點話題，7月26日，科技日報記者專訪了相關專家。

一問：月壤打磚機樣機如何研製？

“從方案構想到樣機成型，月壤打磚機的研發歷時約2年，走過了方案論證、產品研製和工藝迭代三個關鍵階段。”深空探測實驗室未來技術院工程師楊洪倫介紹道。

在方案論證階段，科研團隊針對太陽能聚光技術開展了一系列驗證試驗，最終選擇了菲涅爾透鏡聚光、薄膜透鏡聚光等類型的聚光方式；在月壤成型方面，通過論證採用了粉末燒結和粉末牀熔覆成型技術路線，為後續研發指明方向。

在產品研製階段，科研人員重點針對能量高效匯聚—傳輸、月壤緻密化輸運等問題，開展了關鍵技術攻關。

“月壤打磚機需要實現3000倍以上聚光太陽能傳輸，光纖束易發生燒蝕損壞。我們和合作團隊針對光纖束，開展了近百次工藝試驗和性能測試，研製新型能量傳輸光纖束，打破光纖能量傳輸效率低、易燒蝕等難題；針對月壤緻密化輸運，開展多類型月壤輸運機構仿真、優化設計和實驗驗證，最終提出複合式月壤鋪展機構，實現月壤緻密化、均勻輸運。”楊洪倫説。

在工藝迭代方面，月球上月壤礦物複雜，不同區域的月壤存在明顯差異，月壤打磚機需要適應不同類型月壤，為此科研人員配製月海玄武質、高地斜長質、純斜長巖等多種模擬月壤，在打磚機開展了反覆試驗，最終完成樣機迭代改進。

二問：月壤磚怎麼製成？

月壤打磚機，又稱“月壤原位3D打印系統”，是由深空探測實驗室自主研發。

楊洪倫告訴記者，月壤打磚機的工作原理是通過一個拋物面反射鏡實現太陽能的高倍匯聚，並通過光纖束進行能量傳輸，在光纖束的末端產生3000倍以上的太陽能聚光比。通過精確的光學系統，太陽光被聚焦到一個小點，迅速將其温度提高至1300℃以上，從而實現月壤的融化。

“由於實驗場位於室內，不具備太陽直射的條件，因此研製團隊使用了太陽模擬器，將3000倍太陽光的能量傳遞到模擬月壤上，進行月壤熔融試驗。”楊洪倫説。

值得一提的是，這台裝置製成的月壤磚是100%原位月壤資源，無需其他任何添加劑。同時月壤具備高強度、緻密化等特點，除了建房子，還可以滿足設備平台、路面等基礎設施建設需求。

三問：建造“月球房”還需完成哪幾步？

記者走進位於安徽合肥高新區的深空探測實驗室，實驗室工作人員正在調試這台設備。

“儘管月壤打磚機已取得階段性突破，但要在月球上真正建成房屋，仍需跨越多重技術障礙。”楊洪倫對記者説。

楊洪倫説，在月面高真空、低重力等極端環境條件下，月壤磚難以獨立實現月面人居結構建設，“月壤磚主要承擔艙體表面防護功能，還需要與剛性結構艙、柔性氣囊艙等建造方式相結合，方能完成月面房屋建設。”

實現這一目標需分三步走：一是進一步開展關鍵技術攻關，完成月壤磚製造、建築構件搭建、建築物結構評估等一系列技術突破和全流程驗證；二是通過航天工程任務，完成月壤打磚機和建造作業的月面真實條件下技術驗證；三是研製可承受人居艙室氣壓的艙段，並與月壤打磚機、月面作業機器人協同工作，形成完整的月面建築施工體系，最終完成房屋建造。

隨着這些技術的逐步突破，人類在月球上“用本土材料建房子”的夢想正從科幻走向現實。而這台月壤打磚機，無疑是鋪就這條“登月建房”之路的第一塊“基石”。