我们日常生活中的建筑用砖一般有红砖、青砖以及混凝土砖,但你听说过“月壤砖”吗?
所谓“月壤砖”,是我国科学家模拟月壤成分烧制而成的,拟用于未来建造月球基地。再过一段时间,这种“月壤砖”就将搭乘“天舟八号”货运飞船飞向中国空间站,到太空去做暴露实验。
据国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚介绍,“月壤砖”呈榫卯结构,密度与普通砖块相当,抗压强度却是普通红砖、混凝土砖的三倍以上,相当于每平方厘米能承受1吨多重量。
未来月球基地的建造中,可能采用这样的结构形式进行拼装建造。
“月壤砖”需要经受住怎样的考验,才能肩负起月球盖房子的重任?这些都会对月面建筑材料的力学性能、热学性能和抗辐射性能提出苛刻要求。
为了验证“月壤砖”的性能,近日,“月壤砖”样品要搭乘“天舟八号”货运飞船前往中国空间站。在完成太空实验后,第一块“月壤砖”预计将于2025年年底返回地球。
专家告诉记者,“月壤砖”的太空之旅有三大关键性能要验证,包括:- “月壤砖”的力学性能。太空环境下,样品的力学性能会不会退化十分关键。
- 辐射作用对“月壤砖”的影响。因为月球是真空环境,存在大量宇宙辐射,所以“月壤砖”能否经受住宇宙辐射作用,也非常值得验证。
月球表面复杂的环境对“月壤砖”的性能提出了极高的要求,“月壤砖”是怎么炼成的呢?周诚介绍,“月壤砖”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。
- 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。
“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材料添加物。这也是在未来月球基地建造中的一个非常有潜力的建造方式。
或可在月球上就地取材 在介绍“月壤砖”制作流程时,科研人员提到一个词——原位成型工艺方法。也就是说,将来建设月球科研站时,可以在月球上就地取材,直接利用月壤、太阳能、矿产等月面原位资源来盖房子,无须再从地球上运输预制建筑构件。
这样能极大降低月面建造的成本。这些模拟“月壤砖”在太空暴露实验后,将为未来在月建设积累科研数据,从而优化实际方案。
周诚表示,模拟月壤烧结的样品一共分为三块样品板,“实际上我们设计的整个暴露时间是三年,每隔一年会下行一块样品板,带着在空间站暴露之后的样品返回地球,再做相关实验。”
为了充分利用太空实测的珍贵机会,研究团队将带到中国空间站的“月壤砖”设计为柱状和片状两种形态:
- 暴露面积较大的片状“月壤砖”,则用于热学和辐射效应测试。
除了形态不同,这些“月壤砖”还使用了5种不同的模拟月壤成分、3种不同的烧结工艺,为后续月球基地的建设提供更准确的科研数据。
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