月球上“盖房”不是梦？　科学家借鉴中国传统建筑结构造出月壤砖

4月8日，​​首届地外建造学术研讨会在武汉举行，众多专家学者围绕“如何在月亮上盖房子”展开热议。
《中国科学报》报道，研讨会发起人、中国工程院院士、国家数字建造技术创新中心首席科学家丁烈云受访时表示，地外建造似乎遥不可及，但它是人类科学技术进步的探索需要，也是航天强国的战略需要。

2015年，专注于智能建造研究的丁烈云从建筑3D打印中获得启发，开始带领团队从事月面基地建造研究。

目前，国外建造月面基地的技术思路是高能束3D打印，存在大尺寸结构一次性成型困难、耗能大等问题。

华中科技大学团队借鉴中国传统砌筑和榫卯连接方式，将中国传统制砖砌筑的建造方法与3D打印建造方法相结合，利用月壤烧出带有榫卯结构的月壤砖，再用机械人砌筑，犹如玩“乐高”（LEGO）一样在月球上盖房，不仅可以搭建出较大尺寸的月面建筑结构，且能耗和造价更低。

丁烈云介绍，相比于传统建造，地外建造面对的问题和挑战尤为复杂。在月球上建造，首先必须克服极端环境的考验。其次，月球拥有超高真空环境，且存在3、400°C的大温变，传统土木建造方式几乎无法实施，结构稳定性也无法保证。

同时，高昂的成本也意味地外建造所必需的钢筋、混凝土、水等材料，不可能全部从地球运到月球，只有尽可能利用月球上的天然月壤材料进行原位建造。

另外，月球上每年约发生1000次2~3级的月震，加上宇宙射线的强辐射、太阳风、微陨石冲击以及月面复杂形貌与地质等，使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。

中国科学院院士、中国探月工程四期总设计师于登云介绍，中国的探月工程目前主要是无人探测，从2003年起步，第一步是绕月探测，第二步是著陆巡视探测，第三步是无人采样返回。

然而，无人探测远远不能满足人类对月球科学认知和资源利用的需求。因此，中国将持续开展更深层次的探测活动。探月四期工程的主要目标是在月球南极建立一个科研站的基本型，开展对月球科学的深化研究和月球资源就位利用技术实验。

于登云表示，在月面建筑建造是长期探月的需要，将来肯定能够实现，但仅就目前的研究基础，真正实现“在月亮上盖房子”的目标，也许还要2、30年，甚至更长时间。

他认为，人类对未知领域的科学探索往往是一个“从0到1”的过程。尽早著手在月球表面开展建筑建造的研究工作，更好地认清其关键问题、核心困难，不断激发科研人员、青年学者的研究兴趣，不断积累经验和技术非常有必要。

目前，丁烈云团队已制备出国内首个模拟月壤真空烧结打印样本。据介绍，他将月面建筑命名为“月壶尊”，将完成砌筑拼装建造工作的机器人命名为“中国超级泥瓦匠”，将用于月球表面原位资源3D打印的机器人命名为“月蜘蛛”。

他坦言，目前团队的研究还处于模拟环境下的实验阶段，由于月球重力只有地球的六分之一，实验模拟非常困难，还需要掌握更多模拟极端环境下的实验数据和结果。

于登云介绍，月球昼夜温差缺乏精确数据。中国探测掌握的最新数据显示，月球白天最高温度约120°C、夜晚约-200°C，月昼和月夜温差约为300°C，为月面建造带来极大挑战。

对于何时能实现在月球上“盖房子”，与会专家普遍认为，未必能在一代科学家身上实现，但以跨学科交流推动各相关领域科学家凝聚共识、共同解决难题、应对各种挑战显然是必须要做的工作。