“月壤砖”是一种可能用于未来月球建筑的材料,比普通混凝土砖更加坚硬。不久后,这种“月壤砖”将搭乘“天舟八号”货运飞船飞向中国空间站,在太空中进行暴露实验。那么,“月壤砖”与普通砖有哪些不同?为什么要去太空呢?
“月壤砖”是一种不普通的砖,它和地球上的砖有显著区别。在华中科技大学国家数字建造技术创新中心,研究人员展示了模拟“月壤砖”。这些砖通过模仿真实月壤成分并烧结形成,密度与普通砖块相当,但抗压强度是普通红砖或混凝土砖的三倍以上,1平方厘米的面积上能承受1吨多的重量。此外,这些“月壤砖”还采用了榫卯结构,有利于未来的月球基地建设。
“月壤砖”即将搭乘“天舟八号”前往中国空间站,目的是验证其三大关键性能:力学性能、热学性能和抗辐射性能。月球表面温度变化剧烈,从超过180℃到-190℃,同时还有宇宙辐射和微陨石撞击等恶劣环境。为了确保“月壤砖”能在月球上使用,需要测试其在这些条件下的表现。预计第一块“月壤砖”将在2025年年底返回地球。
制作“月壤砖”的过程分为三个步骤:称重、压制和真空热压烧结。首先,模拟月壤被称重并放入模具中,然后均匀施压形成坯体,最后放入真空热压炉中加热至1000℃以上。整个过程中没有添加其他材料,实现了100%原位成型工艺方法。这种方法在未来月球基地建设中有很大潜力,可以就地取材,直接利用月壤、太阳能和矿产等资源,降低建造成本。
在太空暴露实验中,研究团队设计了柱状和片状两种形态的“月壤砖”,分别用于力学测试和热学及辐射效应测试。这些样品使用了5种不同的模拟月壤成分和3种不同的烧结工艺,为后续月球基地建设提供更准确的数据。通过这些实验,研究人员希望了解不同成型工艺下“月壤砖”在太空环境中的退化规律,从而优化材料选择和工艺。
月球表面环境复杂多变,面临真空环境、低重力条件、强烈辐射、剧烈温差以及不定期的月震挑战。因此,构建月球科研站成为了一项极具难度的超级工程。自2015年起,华中科技大学在国内领先启动了相关研究
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