日前，中国空间站第九批空间科学实验样品随神舟二十一号飞船顺利返回地球，其中包括首批用于月面建造研究的“月壤砖”样品，经确认这批样品状态良好。

此次返回的编号R5样品单元共包含74块小砖，总重约1000克，每块仅10余克。（图片来源：华中科技大学）

此次返回的编号R5样品单元的34块小砖，总重约1000克，每块仅10余克。该实验属于中国载人空间站工程空间科学与应用项目“模拟月壤烧结样品的空间服役性能与工艺优化研究”，由中国工程院院士、华中科技大学国家数字建造中心首席科学家丁烈云主持，整个周期为3年，按计划每年取样返回一批，本次为首个返回批次。丁烈云表示，未来月球科考站建设的关键在于“就地取材”，可以利用月面太阳能烧结月壤，制成不同规格的“月壤砖”，再通过机器人像“搭积木”一样实现原位建造，大幅降低运输成本。

基于这一思路，项目团队根据真实月壤成分配制模拟材料，采用热压烧结工艺制成“月壤砖”。该样品密度与普通砖相当，抗压强度却是普通砖的3倍以上，具备在月球极端环境下稳定服役的潜力。据悉，研究人员将利用舱外暴露后返回的“月壤砖”样品，开展天地对比研究，系统揭示烧结“月壤砖”在空间环境中服役后的宏微观性能演变规律及其影响机制。

月壤砖在太空都做了哪些测试？

“月壤砖”上太空，就是为了搞清楚它能不能胜任月球造房子的任务。

空间站外环境与月球环境在高真空、大变温、强辐射等方面比较相似，模拟“月壤砖”将完成空间站暴露环境下模拟月壤烧结样品性能研究。

“月壤砖”加上承载装置只有1000克，共有74小块，这些“月壤砖”被送到中国空间站后，就被放到天宫空间站的外部支架上，暴露在外太空恶劣的真空、辐射和温度环境中，进行为期1年、2年、3年的舱外暴露实验，验证这些“月壤砖”的力学性能、热学性能、抗辐射性能等3大性能。

做“月壤砖”的材料来自月球吗？

月壤是覆盖在月球基岩表面的松散颗粒，厚度为几米至十几米。目前，学界对其成因的假说众多，主要认为它是在陨石撞击、宇宙射线轰击、剧烈温度变化等共同作用下的产物。

月壤颗粒主要由岩石碎屑、矿物碎屑、玻璃质颗粒和黏合剂组成，多呈棱角状、次棱角状或长条状。其成分在不同区域存在差异，不过化合物成分以氧化硅为主，矿物成分则包括斜长石、橄榄石、辉石、钛铁矿及玻璃物质等。月壤样品间的粒径也有差异，我国嫦娥五号、嫦娥六号探测器采集到的月壤样品最大粒径不超过300微米。

2023年5月，华科大团队获批嫦娥五号月壤样本。上太空的“月壤砖”其原材料为仿制品，是团队通过分析真实月壤成分，并模拟配成后再烧结而成的。据介绍，“月壤砖”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。

“月壤砖”是如何炼成的？

月球表面复杂的环境对“月壤砖”的性能提出了极高的要求，它采用真空热压烧结的方式成型，整个过程大概分为三个步骤。

第一步，先把模拟月壤进行称重，按照重量放入模具，因月壤非常松散，所以需要在模具容器里进行压制。

第二步，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，加上隔热设施，将它升温烧结。

第三步，对“月壤砖”进行高温烧制。据悉，普通红砖的抗压强度为15-20兆帕，制备的月壤砖抗压强度最高则可达100兆帕，力学性能十分优异。

据悉，“月壤砖”是以100%原位成型的工艺方法制造的，整个过程中没有任何其他添加物。“100%原位成型工艺”意味着，将来可在月球就地取材，直接利用月壤、太阳能、矿产等月面原位资源，无须再从地球上运输预制建筑构件。

从神舟二十一号带回的这块“月壤砖”上，我们看到的不仅是一块耐高温、抗辐射的建筑材料，更是人类迈向月球定居的“第一块基石”。

综合自新华网、科技日报、新京报、北京科技报等。

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