为何设计成榫卯结构？实验室揭示了如何炼成“月壤砖”？

“月壤砖”是一种建筑材料，将来可能用于建造月球房屋，比普通混凝土砖硬得多。一段时间后，这种“月壤砖”将乘坐“天舟八号”货船飞往中国空间站，并在太空进行暴露测试。“月壤砖”和普通砖有什么区别？他们为什么要去太空？

“月壤砖”：一块不寻常的“砖”

能在月球上盖房子的“月壤砖”和我们地球上的砖一样吗？为了在“月壤砖”中找到秘密，记者来到了华中科技大学国家数字化建设技术创新中心。

华中科技大学国家数字建筑技术创新中心教授 周诚：我手里拿的这两块砖叫做模拟“月壤砖”。它的成分是模拟“月壤砖”，我们模仿真实的月壤成分，然后锻烧。

在日常生活中，建筑砖通常包括红砖、青砖和混凝土砖。这些“月壤砖”的密度与普通砖相当，但其抗压强度是普通红砖和混凝土砖的三倍多，相当于1平方厘米的重量。

华中科技大学国家数字建筑技术创新中心教授 周诚：模拟“月壤砖”的强度远高于我们地球上使用的红砖和青砖。我们看到的两块砖呈现榫卯结构，有利于我们在未来的月球基地建设过程中采用这种结构形式进行组装和建设。

“月壤砖”三大关键性能的太空之旅验证

为什么“月壤砖”要坐“天舟八号”去中国空间站？“月壤砖”要承担起月球盖房子的重任，需要经受怎样的挑战？专家告诉记者，“月壤砖”的太空之旅有三个关键表现需要验证。

如果你想在月球上盖房子，你会首先受到温度剧烈变化的考验。月球温度超过180℃，月球温度达到-190℃。此外，由于没有空气保护，大量的宇宙辐射和许多微陨石会撞击月球表面，并且会对月球建筑材料的力学性能、热学性能和防辐射性能提出严格的要求。

近日，“月壤砖”将乘坐“天舟八号”货船前往中国空间站，以了解“月壤砖”是否能胜任月球建房的任务。第一块“月壤砖”在完成太空实验后，预计将于2025年底返回地球。

华中科技大学国家数字建筑技术创新中心教授周诚介绍，验证“月壤砖”三大关键性能包括：

月壤砖的机械性能。由于这与我们盖房子的关系最大，也就是样品的机械性能是否会下降。

月壤砖的热学性能发生了变化。我们希望知道它的保温隔热性能如何。

辐射对“月球砖”的影响。因为月球是一个真空环境，所以有很多宇宙辐射。我们也希望知道“月球砖”在宇宙辐射的影响下能否在月球上承受。

如何炼成试验室揭秘“月壤砖”？

月球表面复杂的环境对“月壤砖”的性能提出了极高的要求，“月壤砖”又是如何制成的？

华中科技大学国家数字建筑技术创新中心教授 周诚:整个过程大致分为三个步骤:选择真空热压烧结形成的“月壤砖”。第一步，我们需要称重模拟月壤，称重后根据重量放入模具中，但月壤非常松散，需要在模具容器中压制。

华中科技大学国家数字建筑技术创新中心教授 周诚：工程师控制的是使其能够均匀施加压力，然后形成一个有效的空白体。施加压力后，工程师会将模拟月壤的压制模具放入真空压合炉中，然后添加一些隔热设施。锁定整个真空实验装置后，可以加热锻烧。

研究人员用实验室模拟的月壤材料和地球土壤一样分散，需要高温烧制。例如，电磁感应烧结炉可以在十分钟左右将温度加热到1000℃以上，“月壤砖”可以完成烧结。

华中科技大学国家数字建筑技术创新中心教授 周诚:这个过程中没有其他材料添加剂，所以是100%原点的成型工艺方法，也是未来月球基地建设中非常有前途的建设方法。

太空试验帮助“月壤砖”研究突破难关

在介绍“月壤砖”的生产过程时，研究人员提到了一个词——原点成型工艺方法。换句话说，在未来，当我们建立月球研究站时，我们可以直接利用月壤、太阳能、矿产等月球原点资源在月球上因地制宜地建造房屋，而无需从地球上运输预制建筑构件。这种方法可以大大降低月面建设的成本。在太空暴露实验之后，这些模拟“月壤砖”将为今后确实在月球上建造房屋积累科研数据，从而优化实际计划。

华中科技大学国家数字建筑技术创新中心教授 周诚：这是一个样本，即将跟随天舟八号货运飞船在空间站进行暴露测试。这些都是模拟月壤锻烧的样品，分为三个样品板。其实我们设计的整个暴露时间是三年，所以我们每隔一年就会滑下一个样品板，带着暴露在空间站的样品回到地球，然后做相关的实验。

研究小组将带到中国空间站的“月壤砖”设计成柱形和块状两种形式，以充分利用上空实测的宝贵机会：

柱形“月壤砖”主要用于力学测试；

暴露面积较大的块状“月壤砖”用于检测热学和辐射效应。

这些“月壤砖”除了形式不同外，还采用了五种不同的模拟月壤成分和三种不同的烧结工艺，可以为后续的月球基地建设提供更准确的科研数据。

华中科技大学国家数字建筑技术创新中心教授 周诚:我们有五种不同的成分，包括模拟月海的，也就是嫦娥五号落地(月)的区域，以玄武岩为主的模拟月壤成分。还有嫦娥八号未来，包括嫦娥七号，以斜长岩为主。

华中科技大学国家数字建筑技术创新中心教授 周诚：和地球一样，东北的土壤是黑土，西北的土壤是黄土。在月球上，土壤的颗粒成分在不同的位置和地区是不同的。我们主要知道它在不同的成型过程和空间站环境下的衰退规律。由于衰退规律，我们可以对材料选择和工艺优化提出很好的科学论证。

本文仅代表作者观点，版权归原创者所有，如需转载请在文中注明来源及作者名字。

免责声明：本文系转载编辑文章，仅作分享之用。如分享内容、图片侵犯到您的版权或非授权发布，请及时与我们联系进行审核处理或删除，您可以发送材料至邮箱：service@tojoy.com