为什么设计成榫卯结构？实验室揭秘“月壤砖”如何炼成

“月壤砖”是未来可能用于月球盖房子的建筑材料，比普通混凝土砖要坚硬得多。再过一段时间，这种“月壤砖”就将搭乘“天舟八号”货运飞船飞向中国空间站，到太空去做暴露实验。“月壤砖”跟普通的砖到底有哪些不同？它们为什么要去太空呢？

“月壤砖”：一块不普通的“砖”

能在月球盖房子的“月壤砖”和我们地球的砖一样吗？为了找到“月壤砖”中的秘密，记者来到了它的研制地——华中科技大学国家数字建造技术创新中心。

国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚：我手上拿的这两块砖叫做模拟“月壤砖”，它的成分是我们通过模仿真实月壤的成分，然后去烧结形成的模拟“月壤砖”。

日常生活中的建筑用砖一般有红砖、青砖以及混凝土砖，这些“月壤砖”拿起来密度与普通砖块相当，但它的抗压强度却是普通红砖、混凝土砖的三倍以上，相当于1平方厘米的面积上能承受1吨多的重量。

国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚：模拟“月壤砖”的强度比我们地球上用的红砖、青砖等要高很多，我们看到的这两块砖呈现的是榫卯结构，有利于在未来的月球基地的建造过程中，我们采用这样的结构形式进行拼装建造。

太空之旅验证“月壤砖”三大关键性能

“月壤砖”为什么要搭乘“天舟八号”前往中国空间站？“月壤砖”需要经受住怎样的考验才能肩负起月球盖房子的重任呢？专家告诉记者，“月壤砖”的太空之旅有三大关键性能要验证。

要在月面盖房子，首先就会遭遇温度剧烈变化的挑战，月昼温度超过180℃，月夜又到-190℃。此外，因为没有大气保护，大量宇宙辐射和许多微陨石会撞击到月球表面，同时还有震动频率高的月震，这些都会对月面建筑材料的力学性能、热学性能和抗辐射性能都提出苛刻要求。

为了搞清楚“月壤砖”能不能胜任月球造房子的任务，近日，“月壤砖”就要搭乘“天舟八号”货运飞船前往中国空间站。在完成太空实验后，第一块“月壤砖”预计将在2025年年底返回地球。

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

“月壤砖”的力学性能。因为这个和我们建房子关系最大，就是样品的力学性能会不会退化。

“月壤砖”的热学性能的变化。我们希望知道它的保温和隔热的性能怎么样。

辐射作用对“月壤砖”的影响。因为月球是真空的环境，所以有大量的宇宙辐射，我们也希望了解在宇宙辐射的作用下，“月壤砖”在月球上能不能经受得住。

实验室揭秘“月壤砖”如何炼成

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”又是怎么炼成的呢？

国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚：采用真空热压烧结的方式形成的“月壤砖”，整个过程大概分为三个步骤，第一个步骤，我们需要把模拟月壤进行称重，称重之后按照重量放入模具中，但月壤是非常松散的，我们需要在模具的容器里面进行压制。

国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚：工程师操作的就是让它能够均匀地施压，然后形成有效的一个坯体。压力施加完毕后，工程师会把压制成型的、带有模拟月壤的模具放到真空热压炉中，然后加上隔热的一些设施。锁上整个真空实验装置以后，就可以把它升温烧结。

科研人员用实验室模拟出的月壤材料就类似地球土壤一样，是分散的，他们需要通过高温进行烧制，比如采用电磁感应烧结炉可以在十分钟左右将温度加热至1000℃以上，“月壤砖”就烧制完成了。

国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚：这个过程中是没有任何其他的材料添加物的，所以它是100%原位成型工艺方法，这也是在未来月球基地建造中的一个非常有潜力的建造方式。

太空实验助力“月壤砖”研究闯难关

在介绍“月壤砖”制作流程时，科研人员提到了一个词——原位成型工艺方法，也就是说，将来我们建设月球科研站，可以在月球上就地取材，直接利用月壤、太阳能、矿产等月面原位资源来盖房子，不需要再从地球上运输预制建筑构件。这样的方式能够极大地降低月面建造的成本。这些模拟“月壤砖”将在太空暴露实验后，为将来真的到月球上盖房子积累科研数据，从而优化实际方案。