月球上「蓋房」不是夢？　科學家借鑒中國傳統建築結構造出月壤磚

4月8日，​​首屆地外建造學術研討會在武漢舉行，眾多專家學者圍繞「如何在月亮上蓋房子」展開熱議。
《中國科學報》報道，研討會發起人、中國工程院院士、國家數字建造技術創新中心首席科學家丁烈雲受訪時表示，地外建造似乎遙不可及，但它是人類科學技術進步的探索需要，也是航天強國的戰略需要。

2015年，專注於智能建造研究的丁烈雲從建築3D打印中獲得啟發，開始帶領團隊從事月面基地建造研究。

目前，國外建造月面基地的技術思路是高能束3D打印，存在大尺寸結構一次性成型困難、耗能大等問題。

華中科技大學團隊借鑒中國傳統砌築和榫卯連接方式，將中國傳統製磚砌築的建造方法與3D打印建造方法相結合，利用月壤燒出帶有榫卯結構的月壤磚，再用機械人砌築，猶如玩「樂高」（LEGO）一樣在月球上蓋房，不僅可以搭建出較大尺寸的月面建築結構，且能耗和造價更低。

丁烈雲介紹，相比於傳統建造，地外建造面對的問題和挑戰尤為複雜。在月球上建造，首先必須克服極端環境的考驗。其次，月球擁有超高真空環境，且存在3、400°C的大溫變，傳統土木建造方式幾乎無法實施，結構穩定性也無法保證。

同時，高昂的成本也意味地外建造所必需的鋼筋、混凝土、水等材料，不可能全部從地球運到月球，只有盡可能利用月球上的天然月壤材料進行原位建造。

另外，月球上每年約發生1000次2~3級的月震，加上宇宙射線的強輻射、太陽風、微隕石沖擊以及月面複雜形貌與地質等，使月面原位建造成為極端複雜且涉及多學科交叉的超級工程。

中國科學院院士、中國探月工程四期總設計師于登雲介紹，中國的探月工程目前主要是無人探測，從2003年起步，第一步是繞月探測，第二步是著陸巡視探測，第三步是無人採樣返回。

然而，無人探測遠遠不能滿足人類對月球科學認知和資源利用的需求。因此，中國將持續開展更深層次的探測活動。探月四期工程的主要目標是在月球南極建立一個科研站的基本型，開展對月球科學的深化研究和月球資源就位利用技術實驗。

于登雲表示，在月面建築建造是長期探月的需要，將來肯定能夠實現，但僅就目前的研究基礎，真正實現「在月亮上蓋房子」的目標，也許還要2、30年，甚至更長時間。

他認為，人類對未知領域的科學探索往往是一個「從0到1」的過程。儘早著手在月球表面開展建築建造的研究工作，更好地認清其關鍵問題、核心困難，不斷激發科研人員、青年學者的研究興趣，不斷積累經驗和技術非常有必要。

目前，丁烈雲團隊已製備出國內首個模擬月壤真空燒結打印樣本。據介紹，他將月面建築命名為「月壺尊」，將完成砌築拼裝建造工作的機器人命名為「中國超級泥瓦匠」，將用於月球表面原位資源3D打印的機器人命名為「月蜘蛛」。

他坦言，目前團隊的研究還處於模擬環境下的實驗階段，由於月球重力只有地球的六分之一，實驗模擬非常困難，還需要掌握更多模擬極端環境下的實驗數據和結果。

于登雲介紹，月球晝夜溫差缺乏精確數據。中國探測掌握的最新數據顯示，月球白天最高溫度約120°C、夜晚約-200°C，月晝和月夜溫差約為300°C，為月面建造帶來極大挑戰。

對於何時能實現在月球上「蓋房子」，與會專家普遍認為，未必能在一代科學家身上實現，但以跨學科交流推動各相關領域科學家凝聚共識、共同解決難題、應對各種挑戰顯然是必須要做的工作。