神舟二十一號飛船近日順利返回地球,除搭載航天員外,還帶回了一項備受矚目的科研成果——由華中科技大學丁烈云院士團隊研制的“月壤磚”首批樣品。這些“磚塊”在空間站經歷了一年的艙外暴露實驗,狀態良好,引發了全球航天與建筑領域的廣泛關注。
“月壤磚”的太空之旅始于2024年11月15日,當時74塊模擬月壤燒結而成的樣品隨天舟八號貨運飛船進入中國空間站,開啟了為期一年、兩年、三年的分階段實驗。此次返回的樣品編號為“R5”,屬于首批完成一年實驗的批次,其余樣品將繼續在空間站接受更長時間的極端環境考驗,為后續研究積累數據。
這款“月壤磚”并非直接使用月壤制成,而是團隊通過分析嫦娥工程帶回的真實月壤成分,精準配制模擬月壤,再采用熱壓成型工藝燒結而成。其設計初衷是應對月球極端環境——月球表面晝夜溫差極大,且長期暴露在宇宙強輻射和微隕石撞擊的真空環境中。普通地球建筑材料在這種條件下會迅速開裂、強度衰減,而“月壤磚”的核心使命是驗證人類能否利用月球資源建造穩定耐用的基地設施。
從交接現場反饋的信息來看,返回的“月壤磚”外觀與結構保持穩定,未出現明顯損傷。在空間站400公里軌道環境中,樣品承受了強輻射、極端溫差循環和微隕石撞擊風險。其能保持結構完整,證明燒結工藝與材料配比已具備抵御太空惡劣環境的基礎能力。團隊成員周誠教授表示,研制時優化了模擬月壤的礦物成分比例,提升了磚塊的熱穩定性,此次實驗結果說明材料性能達到了設計目標。
盡管外觀無明顯變化,但“月壤磚”的核心性能變化需通過實驗室精密檢測確認。研究團隊已制定詳細的“天地對比研究”方案,重點分析力學性能、熱學性能和抗輻射性能。例如,通過抗壓強度測試對比實驗前后的承載能力變化;利用差示掃描量熱儀分析極端溫差下的導熱系數和比熱容變化;檢測磚塊內部礦物晶體結構變化,判斷宇宙輻射是否導致材料“老化”。這些數據將用于推演“月壤磚”在月面環境下的長效服役行為,為月球基地設計提供科學依據。
此次返回的“月壤磚”還采用了中國傳統建筑中的榫卯結構設計,無需粘合劑即可實現緊密拼接。這種結構在無重力、溫差劇烈的環境中,能有效緩沖熱脹冷縮產生的應力,避免拼接處出現縫隙。交接現場模擬拼裝測試顯示,經歷一年太空環境后,榫卯接口仍能精準咬合,拼接誤差控制在0.1毫米以內。這意味著未來在月球上,機器人可直接利用這種磚塊快速搭建基地模塊,無需復雜現場調整。
“月壤磚”的順利返回不僅驗證了材料性能,更打通了“月球基建”的關鍵技術鏈路。從資源利用角度看,若未來能在月球就地取材制作“月壤磚”,將大幅降低航天運輸成本。據測算,從地球向月球運送1公斤物資成本約20萬美元,而利用月球本土月壤制作建筑材料,可將基地建設成本降低90%以上。目前團隊已研發出基于太陽能的月壤燒結設備,計劃通過嫦娥八號任務在月球表面開展實地制磚試驗。
此次實驗也為后續航天任務積累了經驗。剩余“月壤磚”將繼續接受兩年、三年的太空暴露,未來可通過可重復使用的航天運輸工具返回地球,形成“實驗-返回-優化”的閉環。同時,“月壤磚”的研究數據將為嫦娥七號、八號任務提供支撐。嫦娥八號計劃在2028年前后發射,搭載作業機器人在月球表面開展“月壤磚”拼接試驗,打造人類首個月球原位建造的小型試驗基地。
我國主導的月球國際科研站已吸引多個國家參與,“月壤磚”技術作為月面建造的核心技術之一,未來可能成為國際合作的重要載體。不同國家可共同參與性能優化、設備研發,推動全球航天界形成“月球基建”的統一技術標準。從神舟二十一號帶回的這塊“月壤磚”上,我們看到的不僅是一塊耐高溫、抗輻射的建筑材料,更是人類邁向月球定居的重要一步。











