來源：環球時報
【環球時報特約記者 謝昭 環球時報記者 馬俊】隨著人類對月球新一輪探索熱潮的興起，建立月球基地的設想也越發具有可行性。美國“太空”網站4日注意到，最近中國公佈了利用模擬月壤建造月壤磚的進展，該技術為月球基地提供新的建設思路。報道稱，中國科學家正在進行一系列具體的試驗，使建設月球科研站成為可能的現實。
模擬月壤磚已送到空間站
報道稱，由於將物品從地球運送到月球是非常昂貴和具有挑戰性的工程，因此直接使用月球上已經存在的材料，即所謂的原位建造技術，提供了一種可以極大節省成本的方法。中國正在計劃利用月球表面的風化層製造月壤磚，探索建造月球基地新方法。
美媒注意到，11月15日，中國天舟八號貨運飛船向天宮空間站執行了補給任務，它運載的貨物中包括“由月球土壤模擬物製成的磚塊”。科學家發現，月球土壤是岩石碎片、礦物粉塵、玻璃顆粒和其他物質的混合物，具體成分在月球表面的各個地區有所不同。中國科學家認為，來自中國東北長白山的火山灰與月球土壤成分接近，因此被用來模擬月球土壤進行試驗。
報道稱，隨著月球土壤成分的變化，其熔點也在變化，如果處理溫度偏高，有可能使低熔點礦物蒸發，在材料中留下空隙；而處理問題偏低，又可能使高熔點礦物無法熔化，從而在月壤磚內部形成結構薄弱點。因此送到天宮空間站的這些月壤磚由五種成分各異的模擬月球土壤的材料製成，採用了三種不同的燒結方法。按照計劃，這些磚塊將被放置在天宮空間站外，暴露在宇宙射線和劇烈的溫度變化中長達3年，以充分評估它們的變化情況，為未來月球基地的建造計劃提供最佳解決方案。
報道還提到，下一步中國將在2028年的嫦娥八號月球南極登陸任務中攜帶一個機器人，測試利用3D列印技術將月球風化層的土壤製成月壤磚。這將是中國建立國際月球研究站的先導任務，相關工作不僅可以支援月球探測，還可以為未來前往更遙遠的目的地（包括火星）的任務奠定基礎。
美國曾想建“月球核基地”
“太空”網站提到，人類很早就設想在月球上建立基地，但具體如何操作，在相當長時間裡都只停留在規劃階段。例如冷戰期間美國就設想過在月球背面建立核導彈基地，可以保持對蘇聯的長期監視，同時又躲開蘇聯的直接打擊。但五角大樓集結了各大防務巨頭展開聯合討論的結果是，當時美國沒有能力也沒有相應的技術能夠在月球建立可以長期居住的基地，更不要提部署核導彈了。1962年，美國國家航空航天局（NASA）高階專案經理約翰·德尼克等人提出設想，在“阿波羅11號”的登陸點建立地下基地。該基地面積為1300平方米、可容納21名宇航員，依靠核反應堆供電，並配備一個藻類空氣過濾系統，但這些設計全都停留在紙面階段。美國太空專家約翰·羅傑斯頓在回顧這段歷史時說，當時美國完全低估了月球基地的建造難度。美國最初計劃建立月球基地時只准備了60億美元，而現實中為實現載人登月的“阿波羅”計劃就耗資240億美元；美國在一年中僅發射了5枚“土星”重型運載火箭，不是最初設想的一個月5枚。
美國“連線”網站介紹稱，建立月球基地的第一個難題就是選址，因為月球沒有大氣和磁場的防護，月球基地的建築物必須能夠抵抗強宇宙輻射的長期照射以及小型隕石的撞擊。同時月球溫差極大，再加上月震頻發，月球基地的建築還必須具備極好的保暖和抗震能力。為解決這些難題，各國航天機構提出了兩種思路：一種是在月球基地的建築物外部堆砌厚重的保護層。首先從地球運送建築所需要的支撐結構，然後就地取材，利用月壤製造的材料完成建築物的外牆，最後再用厚達幾米的沙土或表岩屑層層覆蓋，起到保護的作用。例如歐洲航天局設計的國際月球村方案，就是在月表放置充氣框架，然後用月表土壤、氧化鎂等製成“混凝土”覆蓋其上。這種月球基地的建造思路簡單直接，但工程量大，需要耗費巨資從地球運送過去大量物資，而且依然存在抵抗隕石撞擊能力有限的弱點。
另一種思路是利用月球表面的自然條件，例如懸崖、峽谷、山洞和熔岩洞窟等作為月球基地的天然掩體，再在其中修建各種配套設施。但這也意味著月球基地必須修建在極端複雜的環境中，無論是機器人還是穿著笨重宇航服的宇航員，都需要在崎嶇的地形上施工，工程難度要大得多。
榫卯工藝，原位建造
在近年興起的新一輪月球探測熱潮中，建立月球基地有了一種新工具——3D列印技術，它與原位建造技術的結合，將使建造月球基地時可以就地取材，大幅減少從地球運送到月球表面的物資總量。
據介紹，月壤成分中包括大量的二氧化矽和氧化鋁，含量均達到普通建設陶瓷的要求，理論上可以用微波燒結法加工成塊；或者用於製造玻璃纖維，作為3D列印的原料。但這些設想只停留在基本設計上，到底如何將月壤變成月球基地所需要的建築材料，還需要實際驗證。因此中國這次運往中國空間站的月壤磚最讓“太空”網站關注的，是中國真正開始了工程化實踐。
華中科技大學提出的“月壺尊”設計方案，是將中國傳統磚砌的建造方式與3D列印建造方式結合，採用整體預製拼裝、區域性列印連線的方式，設計建造月面基地。據國家數字建造技術創新中心、華中科技大學教授周誠介紹，“月壺尊”使用的月壤磚呈榫卯結構，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，相當於每平方釐米能承受1噸多重量。月壤磚的製造工藝採用真空熱壓燒結的方式成型，整個過程大概分為三個步驟。第一步，先把模擬月壤進行稱重，按照重量放入模具，因月壤非常鬆散，所以需要在模具容器裡進行壓制。第二步，在壓力施加完畢後，工程師會把壓制成型、帶有模擬月壤的模具放到真空熱壓爐中，加上隔熱設施，將它升溫燒結。第三步，對月壤磚進行1000攝氏度以上的高溫燒製。月壤磚的最大特點是以100%原位成型的工藝方法制造，整個過程中沒有任何其他材料新增物。這種設計的優點是可以在月球上就地取材，直接利用月壤、太陽能、礦產等月面原位資源，無須再從地球上運輸預製建築構件。
《環球時報》記者在11月舉行的珠海航展上注意到，中國國家航天局在展臺上也播放了一段演示影片，描述了未來在月球上收集太陽能熔化月壤，利用3D列印技術將其製成月壤磚的構想。該影片顯示，這些月壤磚可以相互鑲嵌拼接，成為未來月球科研站的主要材料。
香港《南華早報》稱，月壤磚不僅可以在月球上直接取材製造，還透過榫卯的設計實現了減少使用傳統黏合劑的穩定連線方式，極大地降低了材料運輸的複雜性和成本。它不僅代表中國探月工程中的技術突破，也展示了中國在實現月球基地自主建設方面的潛力。
