原標題:肩負“月球蓋房”使命 華科大月壤磚送抵太空
月壤燒結樣品。 (受訪單位供圖)
北京時間11月16日2時32分,天舟八號貨運飛船成功將80余件科研產(chǎn)品送抵中國空間站,華中科技大學科研團隊燒制而成的月壤磚就在其中。月壤磚此行肩負重任,將為“月球蓋房”提供關鍵的科學依據(jù)。
11月17日,正在武漢召開的第二屆地外建造學術研討會上,領銜此次科研任務的中國工程院院士丁烈云百感交集。他帶著團隊探索月面原位建造近10年:“如今,這種建造不再只是暢想,而是實實在在正在落地的偉大工程!
在月球上建房,最初由美國航空航天局和歐洲航天局提出,他們的技術體系是通過3D打印,建造各種形狀的月球基地結構,但在實踐過程中發(fā)現(xiàn),3D打印是個連續(xù)過程,一旦打印過程出現(xiàn)被打印結構破損開裂的情況,整個結構就失效,一次性成型的風險很高。
此外,從地球上帶物資到月球成本極高。國際上逐漸形成共識:盡可能使用月球上的材料進行原位建造。
去年4月,在首屆地外建造學術研討會上,國家數(shù)字建造技術創(chuàng)新中心首席科學家丁烈云院士介紹了月球基地建造等相關內容,引發(fā)極大關注。其團隊借鑒中國傳統(tǒng)砌筑和榫卯連接方式,將中國傳統(tǒng)制磚砌筑的建造方式與3D打印建造方式相結合,利用模擬月壤樣品,燒出帶有榫卯結構的月壤磚,再用他們設計的機器人“像搭積木一樣”在月球上蓋房子。
當年5月,華科大獲批嫦娥五號月壤,開展真實月壤樣品研究。
月球上的房子怎么建?建在哪兒?工程地質條件、設計參數(shù)、材料成型、服役性能、建造裝備、能源利用、模擬仿真等系列問題如何解決?在第二屆地外建造學術研討會上,丁烈云進行了詳細解釋。
據(jù)了解,在月面蓋房子首先會遭遇溫度劇烈變化的挑戰(zhàn),月晝溫度超過180℃,月夜又到-190℃,沒有大氣保護,大量宇宙輻射和許多微隕石會撞擊月球表面,加上月震,都會對月面建筑材料的力學性能、熱學性能和抗輻射性能提出極大挑戰(zhàn)。
此次月壤磚上天,就是為了驗證這些關鍵性能:力學性能會不會退化?保溫和隔熱性能能否經(jīng)受得住宇宙輻射?上天的月壤磚的原材料為仿制品,是團隊分析真實月壤成分后模擬配成,再燒結而成的,其密度與普通磚塊相當,抗壓強度卻是普通紅磚、混凝土磚的三倍以上。
為了充分利用上太空實測的珍貴機會,研究團隊將帶到中國空間站的月壤磚設計為柱狀和片狀兩種形態(tài),柱狀月壤磚主要用于力學測試,暴露面積較大的片狀月壤磚則用于熱學和輻射效應測試,同時考慮到月球上不同位置、不同區(qū)域土壤的顆粒成分不一樣,還使用了5種不同的模擬月壤成分、3種不同的燒結工藝。
國家數(shù)字建造技術創(chuàng)新中心周誠教授介紹,團隊設計的月壤磚完整暴露時間是三年,所以每隔一年會帶回來一塊樣品板,再做相關實驗。第一塊月壤磚預計明年年底返回地球。(記者方琳、通訊員高翔、左盈)
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