原標(biāo)題：為什么設(shè)計(jì)成榫卯結(jié)構(gòu),？一文揭秘即將飛向太空的“月壤磚”

“月壤磚”是未來(lái)可能用于月球蓋房子的建筑材料,，比普通混凝土磚要堅(jiān)硬得多。再過(guò)一段時(shí)間,，這種“月壤磚”就將搭乘“天舟八號(hào)”貨運(yùn)飛船飛向中國(guó)空間站,，到太空去做暴露實(shí)驗(yàn)。“月壤磚”跟普通的磚到底有哪些不同,？它們?yōu)槭裁匆ヌ漳兀?/p>

“月壤磚”：一塊不普通的“磚”

能在月球蓋房子的“月壤磚”和我們地球的磚一樣嗎,？為了找到“月壤磚”中的秘密，記者來(lái)到了它的研制地——華中科技大學(xué)國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心,。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)：我手上拿的這兩塊磚叫做模擬“月壤磚”,，它的成分是我們通過(guò)模仿真實(shí)月壤的成分,，然后去燒結(jié)形成的模擬“月壤磚”。

日常生活中的建筑用磚一般有紅磚,、青磚以及混凝土磚，這些“月壤磚”拿起來(lái)密度與普通磚塊相當(dāng),，但它的抗壓強(qiáng)度卻是普通紅磚,、混凝土磚的三倍以上，相當(dāng)于1平方厘米的面積上能承受1噸多的重量,。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)：模擬“月壤磚”的強(qiáng)度比我們地球上用的紅磚,、青磚等要高很多,，我們看到的這兩塊磚呈現(xiàn)的是榫卯結(jié)構(gòu)，有利于在未來(lái)的月球基地的建造過(guò)程中,，我們采用這樣的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行拼裝建造,。

太空之旅

驗(yàn)證“月壤磚”三大關(guān)鍵性能

“月壤磚”為什么要搭乘“天舟八號(hào)”前往中國(guó)空間站？“月壤磚”需要經(jīng)受住怎樣的考驗(yàn)才能肩負(fù)起月球蓋房子的重任呢,？專家告訴記者,，“月壤磚”的太空之旅有三大關(guān)鍵性能要驗(yàn)證,。

要在月面蓋房子,，首先就會(huì)遭遇溫度劇烈變化的挑戰(zhàn)，月晝溫度超過(guò)180℃,，月夜又到-190℃。此外,，因?yàn)闆](méi)有大氣保護(hù)，大量宇宙輻射和許多微隕石會(huì)撞擊到月球表面,，同時(shí)還有震動(dòng)頻率高的月震，這些都會(huì)對(duì)月面建筑材料的力學(xué)性能,、熱學(xué)性能和抗輻射性能都提出苛刻要求,。

為了搞清楚“月壤磚”能不能勝任月球造房子的任務(wù),，近日,，“月壤磚”就要搭乘“天舟八號(hào)”貨運(yùn)飛船前往中國(guó)空間站,。在完成太空實(shí)驗(yàn)后，第一塊“月壤磚”預(yù)計(jì)將在2025年年底返回地球,。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)介紹,，驗(yàn)證“月壤磚”三大關(guān)鍵性能包括：

• “月壤磚”的力學(xué)性能,。因?yàn)檫@個(gè)和我們建房子關(guān)系最大,，就是樣品的力學(xué)性能會(huì)不會(huì)退化,。

• “月壤磚”的熱學(xué)性能的變化。我們希望知道它的保溫和隔熱的性能怎么樣,。

• 輻射作用對(duì)“月壤磚”的影響。因?yàn)樵虑蚴钦婵盏沫h(huán)境,，所以有大量的宇宙輻射，我們也希望了解在宇宙輻射的作用下,，“月壤磚”在月球上能不能經(jīng)受得住,。

實(shí)驗(yàn)室揭秘“月壤磚”如何煉成

月球表面復(fù)雜的環(huán)境對(duì)“月壤磚”的性能提出了極高的要求，“月壤磚”又是怎么煉成的呢,？

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心,、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)：采用真空熱壓燒結(jié)的方式形成的“月壤磚”，整個(gè)過(guò)程大概分為三個(gè)步驟,，第一個(gè)步驟，我們需要把模擬月壤進(jìn)行稱重,，稱重之后按照重量放入模具中，但月壤是非常松散的,，我們需要在模具的容器里面進(jìn)行壓制。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心,、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)：工程師操作的就是讓它能夠均勻地施壓，然后形成有效的一個(gè)坯體,。壓力施加完畢后,，工程師會(huì)把壓制成型的,、帶有模擬月壤的模具放到真空熱壓爐中,，然后加上隔熱的一些設(shè)施。鎖上整個(gè)真空實(shí)驗(yàn)裝置以后,，就可以把它升溫?zé)Y(jié),。

科研人員用實(shí)驗(yàn)室模擬出的月壤材料就類似地球土壤一樣,，是分散的,，他們需要通過(guò)高溫進(jìn)行燒制，比如采用電磁感應(yīng)燒結(jié)爐可以在十分鐘左右將溫度加熱至1000℃以上,，“月壤磚”就燒制完成了,。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)：這個(gè)過(guò)程中是沒(méi)有任何其他的材料添加物的,，所以它是100%原位成型工藝方法,，這也是在未來(lái)月球基地建造中的一個(gè)非常有潛力的建造方式。

太空實(shí)驗(yàn)助力“月壤磚”研究闖難關(guān)

在介紹“月壤磚”制作流程時(shí),，科研人員提到了一個(gè)詞——原位成型工藝方法,，也就是說(shuō)，將來(lái)我們建設(shè)月球科研站,，可以在月球上就地取材，直接利用月壤,、太陽(yáng)能、礦產(chǎn)等月面原位資源來(lái)蓋房子,，不需要再?gòu)牡厍蛏线\(yùn)輸預(yù)制建筑構(gòu)件。這樣的方式能夠極大地降低月面建造的成本,。這些模擬“月壤磚”將在太空暴露實(shí)驗(yàn)后,，為將來(lái)真的到月球上蓋房子積累科研數(shù)據(jù),，從而優(yōu)化實(shí)際方案。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心,、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)：這就是馬上要跟隨天舟八號(hào)貨運(yùn)飛船在空間站當(dāng)中去做暴露實(shí)驗(yàn)的樣品。這些都是模擬月壤燒結(jié)的樣品,，一共分為三塊樣品板,，實(shí)際上我們?cè)O(shè)計(jì)的整個(gè)暴露時(shí)間是三年，所以每隔一年我們會(huì)下行一塊樣品板,，帶著在空間站暴露之后的樣品返回地球,，然后再來(lái)做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

為了充分利用上太空實(shí)測(cè)的珍貴機(jī)會(huì),，研究團(tuán)隊(duì)將帶到中國(guó)空間站的“月壤磚”設(shè)計(jì)為柱狀和片狀兩種形態(tài)：

• 柱狀“月壤磚”主要用于力學(xué)測(cè)試；

• 暴露面積較大的片狀“月壤磚”則用于熱學(xué)和輻射效應(yīng)測(cè)試,。

除了形態(tài)不同，這些“月壤磚”還使用了5種不同的模擬月壤成分,、3種不同的燒結(jié)工藝,，為后續(xù)月球基地的建設(shè)可以提供更準(zhǔn)確的科研數(shù)據(jù)。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心,、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)：我們這里面有5種不同的成分,，有模擬月海的，也就是我們嫦娥五號(hào)落地（月）的地方,，那一種以玄武巖為主的模擬月壤的成分,。這里面也有將來(lái)為嫦娥八號(hào)，包括嫦娥七號(hào),，落地在高地的月壤成分,，主要是以斜長(zhǎng)巖為主。

國(guó)家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心,、華中科技大學(xué)教授周誠(chéng)：跟地球一樣，東北的土是黑土，西北的土是黃土,。在月球上也是,，在不同的位置、不同區(qū)域土壤的顆粒成分都不一樣,。我們主要了解在不同的成型工藝下,，在空間站的那種環(huán)境中，它的退化規(guī)律,。因?yàn)橛辛送嘶?guī)律,，我們才能夠?qū)Σ牧线x擇、工藝的優(yōu)化提出很好的科學(xué)依據(jù),。

（總臺(tái)央視記者崔霞李寧吳天白凌姝王鏡雅）