怎样在月球上盖房子？中国人正在努力_风闻

来源：深空探测实验室

华中科技大学研究团队正在丁烈云院士的带领下，主持两项中国工程院战略研究与咨询重点项目，积极准备为月球基地建造提供顶层设计咨询建议。同时，承担了月面建造领域两项国家重点研发计划项目，正在突破“轻量化可重构月面原位建造”“关键结构材料原位成形与服役性能提升”等核心技术；获批嫦娥五号月壤铲取样1份、钻取样4份，开展真实月壤力-热-辐射工程性能研究；承担了中国载人空间站工程空间科学与应用项目，利用空间站环境开展烧结模拟月壤样品舱外暴露实验。对于月面建造工程，各国研究机构已提出四种主流的建造方案：预制-发射-着陆、预制-发射-展开、预制-发射-组装、月面原位建造。

前三类建造方式均在地球上预制建筑构件，随后在月面上建成目标结构，操作简单且可控性较强，但地月运输代价太大，导致建造成本高昂，可持续性较差。

相比之下，月面原位建造采用“就地取材”的理念，直接利用月面原位资源（如月壤、太阳能、矿产资源等）开展建造活动。这种建造方式无须从地面大规模运输能源和建材，大大降低了月面建造成本，有利于深空探测进程的可持续发展。

月面原位建造涉及土木工程、材料科学、机械工程、行星地质学、天文地质学等多学科交叉，需重点解决建造材料、建造工艺及装备等领域的关键技术难题。

建材方面，月壤的成分与地球岩土较为相似，主要由硅酸盐、氧化铁、氧化铝和氧化钙等组成，理论上可作为月球基地建造的主要原料。月壤颗粒形状各异，多为棱角状、次棱角状、长条状，经挖掘、筛分和预分选等预处理步骤后，可通过多种方式制备为月面建造材料。例如，在月壤中添加外掺剂，可将其制备为类混凝土材料，包括地质聚合物混凝土、干拌蒸压固化混凝土、高分子粘结类混凝土、无机非金属粘结类混凝土、有机物粘结类混凝土等。此外，将月壤加热到液相线温度以上，还可得到致密、坚固且耐磨的月壤衍生物材料，包括玻璃及纤维、金属及合金等。

谁来盖房子？目前人力显然无法实现，只能依靠自动化的机器和设备。当前提出的主流建造技术为3D打印技术（低温挤出、高能束熔融）和砌筑拼装技术。低温挤出3D打印技术指在无须外加热源的情况下实现月壤浆料的逐层堆叠与成形，根据挤出物类别分为材料挤出成形工艺和黏合剂喷射成形工艺，如轮廓工艺、D形工艺等。其技术装备主要包括大型龙门架3D打印机、较为灵活的移动式3D打印机以及协同工作的移动建造机器人群等。高能束熔融3D打印技术指使用高能量密度的束流逐层烧结熔融月壤粉末，以形成较高强度结构实体的成形技术，主要包括粉末床熔融成形工艺、直接能量沉积成形工艺与熔融挤出成形工艺等。其技术装备主要包括选区熔化设备、近净成形设备、熔融挤出设备等。砌筑拼装技术是指将预制好的小型月壤模块通过机器人拼装、堆砌等方式搭建为大型月面结构，当前研究较多的拼装方式为拓扑互锁拼装和乐高积木拼装，其技术装备主要包括移动平台系统、运输车等。