万丈高楼平地起,即便在月球上建房子,一样需要一块块砖垒起来。月球上的第一块砖如何制备出来?近日,国内百名专家学者汇聚在华中科技大学,开了首届地外建造学术研讨会。国家数字建造技术创新中心首席科学家丁烈云院士表示,希望“中国超级泥瓦匠”能够在月球上就地取材,用月壤烧结方式在月球上做一个人工造物——月壤砖。如果这块砖能够原位造出来,就打通了一条技术路线,建造月面玄武基地也将成为现实。
为何要到月球建房子
“中国人将在月球上建造月面基地,这不仅是前人没有过的壮举,也是全球其他国家没有建设过的。”丁烈云表示,在月面建房子并非只有我国有这个规划,欧洲航天局和美国宇航局都有此打算。中国探月工程四期总设计师于登云则从两个方面分析推进“月面建造”的必要性:一是国际发展态势使然。二是中国探月工程的需要。中国探月工程已完成一到三期,目前,探月四期工程正在稳步推进中。嫦娥六号拟于2025年前后发射,并在月球背面软着陆,开展着陆区的现场调查分析与月背首次无人采样返回任务,将获取世界首份月球背面月壤样品。
“在月亮上盖房子”是长期探月的需要,将来肯定能够实现,但就目前的研究基础看,短期内实现还比较困难。月面建造相关技术的突破将支撑我国最终实现长期驻月的伟大梦想。
如何设计施工
丁烈云介绍,过去农村建房子都是先烧砖,然后再砌墙,这个可以借鉴到月表建房。和传统建造不一样的是,地外建造需要面对复杂得多的问题和挑战。以月球为例,在月球上实施建造,首先必须克服极端环境的考验。比如月球处于超高真空环境,并且存在三四百摄氏度的大温变,传统的土木建造方式几乎无法实施、结构稳定性也无法保证。其次,“运输一瓶矿泉水重量的材料去月球要花费20万美元”的高昂成本,意味着建造所必须的钢筋、混凝土、水等材料不可能都从地球上“外带”,只能尽可能利用月球上的天然月壤材料进行原位建造。再者,每年约1000次2~3级的月震,宇宙射线的强辐射、太阳风、微陨石冲击、月面复杂形貌与地质等等,都让月面原位建造成为极端复杂且涉及多学科交叉的超级工程。
中国载人航天工程总设计师周建平院士告诉与会者,人员要在月球长期驻留,就要实现原位资源的利用开发,优先追求就地取材或者一次性供给后的自我循环,丁烈云的“烧结制砖技术”无疑是月面资源自给自足的重要手段之一。
施工工人是谁
丁烈云表示,月面建造面临各种极端环境挑战,这都需要一个聪明强大的机器人来完成砌筑和拼装工作,这个机器人便是“中国超级泥瓦匠”。目前,“中国超级泥瓦匠”已有设计图纸。体重必须要在50千克以内,很像一台桌面打印机,只不过它吃进去的是月壤,吐出来的是一块块月壤砖。这样就可以完全在月面就地取材,无需人工参与。该机器人将能够打印与拼装出几米高的建筑物,设计还在不断改进,未来经过原理样机的研发,完全可以成为“中国超级泥瓦匠”。 杨佳峰



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