月壤砖

未来可能用于月球盖房子的建筑材料

月壤砖是未来可能用于月球盖房子的建筑材料，采用一种真空烧结的方式，对模拟月壤进行烧结成型。我国在地面上烧制的月壤砖比普通混凝土坚硬得多，但还需研究其是否能经受住月球极端环境的考验。因此，科研人员将不同成分的月壤烧结成试块。不久后，这些月壤砖样品将搭乘天舟八号前往中国空间站，在太空中完成暴露试验。

功能特点

月壤砖是未来可能用于月球盖房子的建筑材料。“月壤砖”呈榫卯结构，密度与普通砖块相当，抗压强度却是普通红砖、混凝土砖的三倍以上，相当于每平方厘米能承受1吨多重量。在地面上烧制的月壤砖，比普通混凝土坚硬得多。但还需研究是否能经受住极端环境的考验。

制作方式

采用一种真空烧结的方式，对模拟月壤进行烧结成型。采用的石墨模具，内部有一个直径18毫米的空腔。我们首先将模拟月壤的粉末装填在内部，以石墨的压头对它进行压实，压实之后，再把它整个组装好；然后连同石墨模具，放到一个真空的烧结炉内部进行烧结。这个烧结炉的真空度可以达到10的负2次方帕，它主要是采用一种电加热，内部分布有10根加热棒，它是硅钼材料，通电之后就可以产生热量。我们将模拟月壤和石墨放置在炉子内部，热量就可以在抽真空之后，通过热辐射的方式对材料进行加热。

电磁感应烧结炉是通过将电能转化成热能的方式，对模具进行加热。我们平时在使用的过程中，将月壤的材料放在坩埚中间，就能对其进行均匀加热以及升温。

烧制一炉真空环境的模拟月球砖大概需要24小时，之所以探索这种真空的烧结测试，也是源于月球的真空环境进行一种模拟探索。通过一个菲涅尔透镜，把太阳光聚焦在一个点上，将来这个点上放的是月壤，通过聚焦点的高温把月壤烧结成砖。在月球上，一个白天的时间是比较长的，非常有利于在月球上进行太阳能烧结建造。

设计形态

为了充分利用上太空实测的珍贵机会，研究团队将带到中国空间站的“月壤砖”设计为柱状和片状两种形态：柱状“月壤砖”主要用于力学测试；暴露面积较大的片状“月壤砖”则用于热学和辐射效应测试。

成型过程

成型步骤

“月壤砖”采用真空热压烧结的方式成型，整个过程大概分为三个步骤。第一步，先把模拟月壤进行称重，按照重量放入模具，因月壤非常松散，所以需要在模具容器里进行压制。压力施加完毕后，工程师会把压制成型的、带有模拟月壤的模具放到真空热压炉中，加上隔热设施，将它升温烧结。第三步，对“月壤砖”进行高温烧制。“月壤砖”是以100%原位成型的工艺方法制造的，整个过程中没有任何其他材料添加物。这也是在未来月球基地建造中的一个非常有潜力的建造方式。

制作流程

在介绍“月壤砖”制作流程时，科研人员提到一个词——原位成型工艺方法。也就是说，将来建设月球科研站时，可以在月球上就地取材，直接利用月壤、太阳能、矿产等月面原位资源来盖房子，无须再从地球上运输预制建筑构件。这样能极大降低月面建造的成本。这些模拟“月壤砖”在太空暴露实验后，将为未来在月建设积累科研数据，从而优化实际方案。

暴露实验

2024年，“月壤砖”搭乘“天舟八号”货运飞船前往中国空间站。在完成太空实验后，第一块“月壤砖”预计将在2025年年底返回地球。“月壤砖”的太空之旅有三大关键性能要验证，包括：“月壤砖”的力学性能。太空环境下，样品的力学性能会不会退化十分关键。“月壤砖”的热学性能的变化。辐射作用对“月壤砖”的影响。因为月球是真空环境，存在大量宇宙辐射，所以“月壤砖”能否经受住宇宙辐射作用，也非常值得验证。第一块“月壤砖”预计将于2025年年底返回地球。

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