想要问问你敢不敢 随我去月球安个家_风闻

原创：牧夫天文

作者：王茸

校对：杨伯顺 王婧彧 张砚斌

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

人类第一次登月已经是半个世纪前的事情了。1969年的大胳膊叔叔 (Neil Armstrong, 尼尔·阿姆斯特朗，自行感受一下这个姓氏的强悍) 振臂一挥，说他的一小步是我们的一大步。五十多年过去了，人类这个一大步现在迈到哪儿啦？

给地球炒房客们一个好消息。未来几十年，NASA、欧空局、中国和俄罗斯这些大“地产商”们都计划着要去月球建房子，你可以很洋气地称呼这第一批定居点为前哨 (outposts)，也可以跟风起名国际月球村(International Moon Village)。要是国内哪个小区敢叫月球村或者月球基地，我真的无力预估看房者的群嘲攻势。

听起来浪漫的事往往做起来都不那么容易。先不说你如何经过飞行后把另一半“公主抱”进新家，单是想想怎么建造出这个家都是一件比较烧脑外加有点重口味的事。

首先，把盖房子要用的建材运到月球还是很贵的，运送0.45千克物质到太空的成本大约在1万美元。如果你没有自信到和世界首富们做邻居，就要开动脑筋找到经济实用的办法。毫无疑问，增材制造( 3D打印) 和就地取材就变成了可行的方法之一。

讲真，看起来还不错对不对。此外，挖掘机的细节五星好评。

(Credit: ESA)

正式盖房前，先要了解一种骨骼清奇的材料lunacrete,

号称月球混凝土。这是一种用月表岩屑也就是月球表面松散的物质与黏合剂掺和在一起的建筑原料。月球混凝土不是一个新概念，各国科学家都在研究，我检索出的论文至少可以追溯到2009年。按照11年前的数据显示，月球混凝土的强度比地球普通混凝土的强度要高出45%。月球土相对纯净细腻，合成后气泡少，是制造混凝土的好原料。

欧空局就模拟出了月球混凝土做实验。一般来说，和天文有关的实验做到一定程度，时不时就需要“骇人听闻”的脑洞和火花来补充。最近，一小撮“别有用心”的月球建筑师（来自挪威、西班牙、荷兰和意大利）发现，月球混凝土中如果辅以尿液，不仅更环保，宇航员自身就可以生成，而且建筑效果会更佳呦。

你没看错，是尿液，所以想要问问你敢不敢，和我一起去月球造一个家。

这个物件重1.5吨，3D打印完成。成分主要为月球土壤，让我产生了一种可以托付终身的安全感。

(Credit: ESA)

最近西班牙卡塔赫娜理工大学（Polytechnic University of Cartagena）的Ramón Pamies教授出面解释了其中的道理:“这种能用于月球建筑中的地质聚合物混凝土，主要是就地取材。月球表面的松散物质以及月球上存在的水冰都可以用来盖房子。但是更重要的是，人类的尿液也可以大显身手。月球建材的两大物质就是水和尿素，这种结合可以破除氢键的束缚，降低粘稠度。”

所以准确的说，在建筑过程中起作用的主要是尿素。月球建筑师们测试了尿素作为塑化剂的潜力。当尿素与混凝土混合，是否可以软化初始合成物，在其硬化之前增强柔韧性呢？做这些实验需要用到欧空局研制的模拟月球混凝土、尿液以及各种塑化剂，并最终通过3D打印来展示成果。实验是在挪威奥斯福大学学院(Østfold University College)完成的, 还在卡塔赫娜理工大学接受了X射线衍射技术的检阅。最终的结果证明，这种混合了尿素的建筑材料既能保持形状，还能承受重压。

(a)为3%尿素的样本U, (b)为3%含苯样本N（地球人常用含苯原料作为混凝土塑化剂）

(Credit: Journal of Cleaner Production)

看看实验现场，(a)为3%尿素的样本U,

(b)为3%含苯样本N（地球人常用含苯原料作为混凝土塑化剂）。在测试层叠的效果实验里，主要比拼叠加多少层而不产生形变和结构坍塌。实验结果证明，没有坍塌，说明尿素作为塑化剂的样本和苯基样本一样都可以增强月球混凝土的性能。

为了测试材料在极端温度下的适应性，比如如何适应月球的温差，这些材料会被加热到80摄氏度（176华氏度）之后冷却，加热和冷却的过程会重复8次，之后测试材料发现强度竟然增加了。这说明什么呢？在轰轰烈烈的月球基地建设过程中，月球上的公共卫生间也可以积极地发光发热了。

建筑概念和材料优势都介绍过啦，接下来就要说说“萃取”这道可能会引发许多联想的工艺。莫方莫方，挪威研究人员Anna-Lena

Kjøniksen适时地安抚了我们:“我们这帮搞科研的都还在研究尿素要如何从尿液里萃取出来，而且也还在论证这一步是不是真的必要，毕竟也许尿液中的其他成分也能提升混凝土性能。除了尿素，尿液中的水分肯定是能用于这种混凝土的。”言外之意就是……呃，我突然为自己的脑洞很不安……

所以，大家就先别费心关注萃取工艺了。反而是要顺着研究小组的思路看看他们接下来要研究什么，比如要进一步测试哪种建筑材料更适合造月球村，除了对极端温度的适应，材料能不能被3D打印机“量产”出来也很重要。实话说，建造月球村，要解决的问题可太多了，建筑材料仅仅是其中的一个挑战罢了。

（Credits: ESA/Foster + Partners）

哇，屋顶看着还不错，采光可能也不差呦。提醒大家看看和欧空局共享这个概念版权的是哪家事务所呢？Foster + Partners，就是那个在中国设计了首都机场T3航站楼、香港国际机场、大疆深圳总部等等项目的福斯特建筑事务所。

除了能否成功建成一个月球房子以外，还要考虑宇宙射线、小行星撞击等种种风险。所以，如果你遇到那个愿意陪你去月球盖房子生活的人，千万要好好珍惜呀，这都是冒着生命危险的真爱。

跟我走吧，我的另一半，我们去月球造一个家。

参考文献: 

https://www.universetoday.com/145529/astronaut-pee-will-help-build-bases-on-the-moon/

https://www.agenciasinc.es/en/News/Astronaut-urine-to-build-moon-bases

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652619340478

https://new.qq.com/omn/20200330/20200330A0QGKZ00.html

http://xmwb.xinmin.cn/history/xmwb/html/2009-05/15/content_357729.htm

『天文时刻』 牧夫出品

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玉兔