中国实现突破：将月壤变成建筑砖块
中国科学家近日公布了一种太阳能驱动的设备，可将月壤制成坚固的建筑砖块。这一突破可能重新定义太空探索和地外生活的未来。该设备由位于合肥的深空探测实验室（DSEL）研发，标志着利用阳光和月球自身资源在月球上建设可持续基础设施迈出了关键一步。这台设备的工作方式类似3D打印机，利用聚集的太阳能将月壤（即月球表面的尘土）熔化，制成致密耐用的砖块。这种方法有望大幅降低建造月球基地的成本和复杂性，无需再从地球运送沉重的建筑材料。
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月球制砖机如何工作？
这项技术的核心在于巧妙利用太阳能。该系统使用一个大型抛物面反射器，也就是能够捕捉并聚焦阳光的弧形镜面。聚焦后的光线通过光纤束传输，能量强度达到地球正常日照的3000多倍。在焦点处，温度可升至1300°C（2372°F）以上，足以熔化月壤。
月壤熔化后，设备通过3D打印工艺将其塑造成砖块。这台机器设计简洁而高效，无需水、化学黏合剂或添加剂，只需月壤和阳光。最终制成的砖块致密坚固，可用于修建道路、着陆平台、设备平台，以及至关重要的月球栖息地防护外壳。
克服技术难题
为期两年的研发过程并非一帆风顺。不同地点的月壤成分各异，因此DSEL团队制作了多种模拟月壤样本，以确保设备能够适应月球土壤的天然多样性。高效传输并聚焦太阳能也是一大难题，反射器和光纤系统都需要精密设计。研究人员使用模拟月壤和人造阳光进行了大量实验室测试，确认这一工艺能够稳定制出强度和耐久性达标的砖块。
为何使用月壤建造？
从地球向月球运送建筑材料，成本高得令人难以承受，物流也十分复杂。每向太空发射一公斤物资，都会显著增加成本和风险。通过就地资源利用（ISRU）这一策略，利用当地材料，航天机构可以大幅降低任务开支，并提高长期建设月球定居点的可行性。
月壤是覆盖月球表面的细软粉末，储量丰富，熔化后可以塑造成坚固结构。中国研发的设备无需任何添加剂或进口材料即可利用月壤，这是就地资源利用技术的一项重大突破。
从原型到月球城市：测试与未来计划
在将这项技术部署到月球之前，中国科学家正对砖块在太空中的性能进行严格测试。2024年11月，模拟月球砖搭乘天舟八号货运飞船送抵中国天宫空间站。航天员将让这些砖块经受太空严酷环境的考验，包括极端温度变化、辐射和微重力，以评估其机械强度、耐热性和屏蔽辐射的能力。
这些测试对于验证砖块是否适用于月球建造至关重要。如果测试成功，下一阶段将把制砖机与机器人建造系统整合，实现月球基础设施的自动化、大规模组装。这一愿景雄心勃勃：由机器人组成的队伍批量生产并组装砖块，修建道路、着陆平台和栖息舱防护外壳，为建成永久性月球基地乃至整座月球城市奠定基础。
局限与工程解决方案
这些砖块虽然致密坚固，却无法在月球真空和低重力环境下维持内部气压。因此，它们的用途是作为加压栖息地的防护外层，内部栖息地则由刚性或充气式舱体构成。这种分层结构有几项优势：
- 屏蔽辐射：砖块可有效抵御有害宇宙射线和太阳辐射。
- 防护微流星体：致密的外壳有助于保护栖息地，免受高速微流星体撞击。
- 隔热：砖块有助于缓和月球表面的极端温差，月面温度夜间可低至-173°C，白天则可高达127°C。
中国更广泛的月球雄心
月球制砖机只是中国宏大月球探索与定居计划的一部分。深空探测实验室（DSEL）是由中国国家航天局（CNSA）、安徽省政府和中国科学技术大学共同创立的国家级科研中心，处于深空技术研发前沿。该实验室的研究范围不止于制砖，还包括能源获取、水资源提取，以及月球和火星任务的基础设施规划。
中国的国际月球科研站（ILRS）项目充分体现了这些雄心。该项目计划分两个阶段实施，目标是在2035年前于月球南极建成基础科研设施，并在2040年代进一步扩建。截至2025年4月，已有17个国家和50多家国际科研机构加入ILRS倡议，反映出全球对月球探索日益浓厚的兴趣。
自动化建造与机器人整合
中国愿景的核心，是利用自动化机器人在月球上施工。制砖机的设计目标是与机器人系统协同工作，由机器人批量生产、运输并组装砖块，建成模块化结构。这种方式可以减少在月球危险环境中对人力劳动的需求，并实现快速、可扩展的建造。
该项目高级工程师杨洪伦阐述了更宏大的愿景：
我们的目标是在月球表面实现全自动化建造，由机器人仅利用当地资源和太阳能制造并组装建筑模块。这将使人类能够永久驻留月球。
全球视野：月球建造竞赛
探索月球建造技术的并非只有中国。美国也通过NASA的阿耳忒弥斯计划，研发利用月壤建造栖息地和基础设施的方法。不过，中国进展迅速，并成功展示了太阳能驱动的增材制造系统，因此已在这一领域处于领先地位。
中国其他研究团队还探索了不同方案，例如使用黏合剂固定月壤，或由机器人砌筑工将月壤烧结成砖。还有研究人员提出利用天然月球隧道（熔岩管）作为庇护所。这些多元探索凸显了就地资源利用的战略重要性，也表明各国正激烈竞争，力求在月球站稳脚跟。
对太空政策与探索的影响
在月球建立永久驻留点不仅是技术挑战，也关乎地缘政治和科学发展。第一个建成可持续月球基地的国家，可能会为太空资源利用、治理和国际合作树立重要先例。随着越来越多的国家和机构参与月球项目，月球正成为合作与竞争并存的新前沿。
不止于月球：迈向可持续太空殖民
中国月球制砖机背后的原理，适用范围可能远超月球。同样的太阳能驱动就地制造技术，也可应用于火星和其他天体，因为从地球运送材料到这些地方成本更高。通过利用当地资源和可再生能源，未来的太空任务可以实现更大程度的自给自足，为太阳系的可持续拓殖铺路。
此外，为月球建造研发的技术，例如高温太阳能聚光、自动化3D打印和机器人组装，也有望应用于地球，尤其是偏远地区或资源匮乏的环境。
总结
- 中国科学家研发出一种太阳能驱动设备，只利用阳光和当地资源就能将月壤制成坚固的建筑砖块。
- 该技术通过抛物面反射器和光纤聚集太阳能，以超过1300°C的高温熔化月壤，再通过3D打印塑形。
- 制成的砖块致密坚固，适用于修建道路、平台和月球栖息地防护外壳，但无法单独维持内部气压。
- 模拟砖块正在中国天宫空间站接受测试，以评估其耐久性和对月球环境的适应能力。
- 这项创新是中国更广泛计划的一部分，旨在建设自动化、由机器人组装的月球基础设施，支持人类永久驻留月球。
- 中国在就地资源利用（ISRU）方面取得进展，使其在全球月球建造竞赛中处于领先地位，并可能影响未来火星任务和可持续太空拓殖。
