首届地外建造学术研讨会日前在华中科技大学召开。专家预测，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。

■ 为何要到月球建房子

“中国人将在月球上建造月面基地，这不仅是前人没有过的壮举，也是全球其他国家没有建设过的。”国家数字建造技术创新中心首席科学家丁烈云院士表示，在月面建房子并非只有我国有这个规划，欧洲航天局和美国宇航局都有此打算。目前，在月面上建房子首先要解决技术问题。

中国探月工程四期总设计师于登云从两个方面分析推进“月面建造”的必要性：一是国际发展态势使然。2020年10月13日，美国联合七国签订阿尔忒弥斯协议，开发利用地外资源，月面建造已是各国月球探测与开发利用必须面对的基本课题。二是中国探月工程的需要。中国探月工程已完成一到三期，目前，探月四期工程正在稳步推进中。嫦娥六号拟于2025年前后发射，并在月球背面软着陆，开展着陆区的现场调查分析与月背首次无人采样返回任务，将获取世界首份月球背面月壤样品。

于登云介绍，嫦娥七号将于2026年前后发射，包括月球轨道器、着陆器、巡视器及飞跃器等，着陆区选址在月球南纬85°以上的南极—艾特肯盆地区域，拟实现对极区永久阴影坑水冰原位证认等科学目标。嫦娥八号拟于2028年前后发射，拟开展月球资源原位利用及关键技术先导验证，可与嫦娥七号组成我国月球南极的科研站基本型。

“月面建造的关键技术是月壤原位利用技术，月壤是月面广泛存在的物质。”于登云表示，“在月亮上盖房子”是长期探月的需要，将来肯定能够实现，但就目前的研究基础看，短期内实现还比较困难。月面建造相关技术的突破将支撑我国最终实现长期驻月的伟大梦想。

■ 如何设计施工

据悉，国家数字建造技术创新中心围绕地外建造开展了三项研究工作，分别是玄武月球基地的星际乐高拼装建造、月壶尊建筑3D打印建造和月面着陆垫建造。

丁烈云介绍，过去农村建房子都是先烧砖，然后再砌墙，这个可以借鉴到月表建房。设想未来用高能束3D打印技术制造出一个个的砌块，即便一个砌块打印坏了，也只影响一块，然后再像搭积木一样在月球上建房子。

月壶尊是双层的穹顶结构，涉及12个设计参数，满足空间最大、应力最低、保温隔热的要求，而且自重小、用的材料少。航天器在月球表面着陆有尾焰，容易溅起月尘，在真空环境很难沉下去，需要月面着陆垫来避免月尘的产生。

着陆垫的设计尝试了垂直互锁、水平互锁等几种方案，专家发现着陆垫厚度不是越厚越好，超过8厘米会对结构性能造成影响。

丁烈云介绍，和传统建造不一样，地外建造需要面对复杂得多的问题和挑战。以月球为例，在月球上实施建造，首先必须克服极端环境的考验。比如月球处于超高真空环境，并且存在三四百摄氏度的大温变，传统的土木建造方式几乎无法实施、结构稳定性也无法保证。

其次，“运输一瓶矿泉水重量的材料去月球要花费20万美元”的高昂成本，意味着建造所必须的钢筋、混凝土、水等材料不可能都从地球上“外带”，只能尽可能利用月球上的天然月壤材料进行原位建造。再者，每年约1000次2～3级的月震，宇宙射线的强辐射、太阳风、微陨石冲击、月面复杂形貌与地质等等，都让月面原位建造成为极端复杂且涉及多学科交叉的超级工程。

中国载人航天工程总设计师周建平院士告诉与会者，人员要在月球长期驻留，就要实现原位资源的利用开发，优先追求就地取材或者一次性供给后的自我循环，丁烈云的“烧结制砖技术”无疑是月面资源自给自足的重要手段之一。

“月壤砖的烧结问题如何处理？”丁烈云解释，目前已经完成模拟月壤的三种烧结试验，具体为真空烧结、惰性气体烧结、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。

■ 施工工人是谁

丁烈云表示，月面建造面临各种极端环境挑战，这都需要一个聪明强大的机器人来完成砌筑和拼装工作，这个机器人便是“中国超级泥瓦匠”。

“希望能通过2028年左右的嫦娥八号搭载进行‘中国超级泥瓦匠’的技术实验验证。”国家数字建造技术创新中心周诚教授表示，他们会对月壤砖打印设备进行瘦身、减重，同时不断优化制备工艺。目前，“中国超级泥瓦匠”已有设计图纸。

能够搭载嫦娥八号的“中国超级泥瓦匠”究竟长什么样？周诚介绍，体重必须要在50千克以内，很像一台桌面打印机，只不过它吃进去的是月壤，吐出来的是一块块月壤砖。这样就可以完全在月面就地取材，无需人工参与。

丁烈云表示，目前“中国超级泥瓦匠”的雏形——月蜘蛛打印机器人正在设计中，该机器人将能够打印与拼装出几米高的建筑物，设计还在不断改进，未来经过原理样机的研发，完全可以成为“中国超级泥瓦匠”。

摘自《长江日报》