月壤砖的主要材料为月壤,月壤里含有多种矿物成分,由于它们的
熔点不一样,因此需要确定最佳烧制温度,使制作的月壤砖达到建筑材料所需的强度。对于月壤砖的制作已有三种烧结试验,分别为真空烧结、惰性气体烧结和空气烧结。
2015年,中国工程院院士
丁烈云开始带领团队从事月面基地建造研究,截至2023年4月
华中科技大学团队已制备出中国首个模拟月壤真空烧结“月壤砖”样品。2024年11月15日,月壤砖搭乘
天舟八号前往
中国空间站。
2015年,中国工程院院士丁烈云从无人3D打印中得到启发,开始带领团队从事月面基地建造研究。2021年底,中华人民共和国科学技术部将“轻量化可重构月面建造方法研究”列入重点研发计划,成为“工程科学与综合交叉”的重点专项,华中科技大学成为该项目的首席科学家单位,为中国开展月球科研站建设以及月球资源开发与利用提供关键技术支撑。
截至2023年4月,
华中科技大学团队已制备出中国首个模拟月壤真空烧结“月壤砖”样品。同年4月8日,首届地外建造学术研讨会在在华中科技大学召开,此次研讨会汇聚了中国百名专家学者。在会上,有专家预测在2028年前后“中国超级泥瓦匠”将登月采用原位建造方式制备第一块月球砖,成为搭建月面基地建筑材料。截至2023年4月8日,华中科技大学
丁烈云院士团队已经完成模拟月壤的三种烧结试验,分别为真空烧结、惰性气体烧结和空气烧结,其中在惰性气体中烧结强度最高,能达到100多兆帕。真空环境下,月壤砖最佳烧结的温度是1000℃到1100℃之间,如果加压的话,烧结的时间花得更少。
2024年9月1日,在2024年《
开学第一课》上,
华中科技大学丁烈云院士展示了模拟月壤做出的月壤砖样品,并表示它们可能是未来在月球上建房子的材料。11月15日,月壤砖搭乘
天舟八号前往
中国空间站。
制作月壤砖的主要材料为月壤,月壤是月球表面广泛存在的物质。月壤里含有多种矿物成分,它们的
熔点不一样,需要确定最佳烧制温度,使得制作的月壤砖达到建筑材料所需的强度。
电磁感应烧结炉是通过将电能转化成
热能的方式,对模具进行加热。在使用的过程中,将月壤的材料放在坩埚中间,就能对其进行均匀加热以及升温。电磁感应烧结炉可以将温度加热至1000℃以上,通过十分钟左右,就可以烧制出一个长18厘米的模拟月球砖。真空烧结的方式对模拟月壤进行烧结成型,研究人员采用的石墨模具,内部有一个直径18毫米的空腔。首先将模拟月壤的粉末装填在内部,以石墨的压头对它进行压实,压实之后,再把它整个组装好;然后连同石墨模具,放到一个真空的烧结炉内部进行烧结。这个烧结炉的真空度可以达到10的负2次方帕,它主要是采用一种电加热,内部分布有10根加热棒,它是硅钼材料,通电之后就可以产生热量。将模拟月壤和石墨放置在炉子内部,热量就可以在抽真空之后,通过
热辐射的方式对材料进行加热。研究人员通过一个菲涅尔透镜,把太阳光聚焦在一个点上,通过聚焦点的高温把月壤烧结成砖。在月球上,一个白天的时间是比较长的,有利于在月球上进行
太阳能烧结建造。
2024年前后,中国
嫦娥六号探测器要去月球背面采样,以及在2026年前后
嫦娥七号计划在月球
南极洲着陆,到月球上去找水;随后
嫦娥八号不仅要进行月球物质的勘察,还要承担3D打印盖房子的工作。最终,要在月球南极建成一个基本型的科研站。
2024年11月15日23时13分,搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭在
中国文昌航天发射场点火发射,约10分钟后,天舟八号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道,之后飞船太阳能帆板顺利展开,发射取得成功,月壤砖搭乘天舟八号前往
空间站。“月壤砖”会暴露于太空环境进行有关测试和验证,确保其性能达到月球建站要求。这些“月壤砖”在太空进行暴露实验后,会为未来在月建设积累科研数据,从而优化实际方案。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。