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我們?nèi)粘I钪械慕ㄖ么u一般有紅磚、青磚以及混凝土磚,但你聽說過“月壤磚”嗎?
所謂“月壤磚”,是我國科學家模擬月壤成分燒制而成的,擬用于未來建造月球基地。再過一段時間,這種“月壤磚”就將搭乘“天舟八號”貨運飛船飛向中國空間站,到太空去做暴露實驗。
“月壤磚”跟普通磚有何不同?
據(jù)國家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心、華中科技大學教授周誠介紹,“月壤磚”呈榫卯結(jié)構(gòu),密度與普通磚塊相當,抗壓強度卻是普通紅磚、混凝土磚的三倍以上,相當于每平方厘米能承受1噸多重量。
未來月球基地的建造中,可能采用這樣的結(jié)構(gòu)形式進行拼裝建造。
“月壤磚”需要經(jīng)受住怎樣的考驗,才能肩負起月球蓋房子的重任?
月面月晝溫度超過180℃,月夜又到-190℃,想要蓋房子,首先要接受溫度劇烈變化的挑戰(zhàn)。
因為沒有大氣保護,大量宇宙輻射和許多微隕石會撞擊月球表面。
同時還有震動頻率高的月震。
這些都會對月面建筑材料的力學性能、熱學性能和抗輻射性能提出苛刻要求。
“月壤磚”為何要去中國空間站?
為了驗證“月壤磚”的性能,近日,“月壤磚”樣品要搭乘“天舟八號”貨運飛船前往中國空間站。在完成太空實驗后,第一塊“月壤磚”預計將于2025年年底返回地球。
專家告訴記者,“月壤磚”的太空之旅有三大關(guān)鍵性能要驗證,包括:
“月壤磚”的力學性能。太空環(huán)境下,樣品的力學性能會不會退化十分關(guān)鍵。
“月壤磚”的熱學性能的變化。
輻射作用對“月壤磚”的影響。因為月球是真空環(huán)境,存在大量宇宙輻射,所以“月壤磚”能否經(jīng)受住宇宙輻射作用,也非常值得驗證。
“月壤磚”如何煉成的?
月球表面復雜的環(huán)境對“月壤磚”的性能提出了極高的要求,“月壤磚”是怎么煉成的呢?周誠介紹,“月壤磚”采用真空熱壓燒結(jié)的方式成型,整個過程大概分為三個步驟。
第一步,先把模擬月壤進行稱重,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進行壓制。
壓力施加完畢后,工程師會把壓制成型的、帶有模擬月壤的模具放到真空熱壓爐中,加上隔熱設施,將它升溫燒結(jié)。
第三步,對“月壤磚”進行高溫燒制。
“月壤磚”是以100%原位成型的工藝方法制造的,整個過程中沒有任何其他材料添加物。這也是在未來月球基地建造中的一個非常有潛力的建造方式。
科研人員:將來建設月球科研站時或可在月球上就地取材
在介紹“月壤磚”制作流程時,科研人員提到一個詞——原位成型工藝方法。也就是說,將來建設月球科研站時,可以在月球上就地取材,直接利用月壤、太陽能、礦產(chǎn)等月面原位資源來蓋房子,無須再從地球上運輸預制建筑構(gòu)件。
這樣能極大降低月面建造的成本。這些模擬“月壤磚”在太空暴露實驗后,將為未來在月建設積累科研數(shù)據(jù),從而優(yōu)化實際方案。
周誠表示,模擬月壤燒結(jié)的樣品一共分為三塊樣品板,“實際上我們設計的整個暴露時間是三年,每隔一年會下行一塊樣品板,帶著在空間站暴露之后的樣品返回地球,再做相關(guān)實驗。”
為了充分利用太空實測的珍貴機會,研究團隊將帶到中國空間站的“月壤磚”設計為柱狀和片狀兩種形態(tài):
柱狀“月壤磚”主要用于力學測試;
暴露面積較大的片狀“月壤磚”,則用于熱學和輻射效應測試。
除了形態(tài)不同,這些“月壤磚”還使用了5種不同的模擬月壤成分、3種不同的燒結(jié)工藝,為后續(xù)月球基地的建設提供更準確的科研數(shù)據(jù)。
策劃制作
來源丨央視新聞微信公眾號(ID:cctvnewscenter)
責編丨王夢如
審校丨徐來 林林
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