中国科学家“解锁”智造月球科研站

阳光取代了窑火，月壤作为原始建材，智能机器人充当建筑工人……这些正是我国航天领域最前沿的探索方向之一：月球原位自主智造。

12月19日，由深空探测实验室承办的以“地外资源开发利用技术前沿与发展战略——太空采矿与深空制造”为主题的中国工程院工程科技学术研讨会在安徽省亳州市举行，多位院士专家详解了“月宫”建造“黑科技”。

随着嫦娥六号完成月背采样返回，中国探月工程“绕、落、回”三步走战略圆满收官。如何利用月球本身资源建设可持续的科研站，成为下一阶段的关键课题。

在位于安徽省合肥市的深空探测实验室，一项被称为“月壤原位3D打印系统”的原理验证实验，展示的便是月球原位自主智造的地外建造思路。

科研人员用抛物面镜将太阳光聚焦数千倍，产生超过1300摄氏度的高温，再通过一根柔性的光纤远距离传输聚光太阳能，就像一支精准的“光笔”，结合3D打印技术，将月壤材料打印出结构坚实的砖体或任意形状的构件。

“未来月球科研站的建设，核心是‘月球原位取材、集群协同智造、自主智能作业’。”中国工程院院士、哈尔滨工业大学党委书记陈杰说，其目标是转化利用月球的“土”并建成月球的“家”，最大限度降低对地球补给的长距离依赖，实现地外基地的智能建造、自主运维和可持续拓展。

除了将月壤高温熔融打印成结构件，我国科学家还探索了将月壤制成高性能纤维的新方法。

东华大学科研团队依据嫦娥五号取回的真实月壤，在实验室通过高温熔融和真空牵引技术，成功制备出直径仅10至20微米的超细月壤连续纤维。中国科学院院士、东华大学教授朱美芳说，团队已成功研发适应月球高真空、低重力环境的自动成纤装备，为未来月面原位制造复合材料开辟了新可能。

“无论是打印成砖，还是拉制成纤，目的都是将月球上最丰富的表层物质——月壤，转化为可用的工程材料。”深空探测实验室总工程师史平彦表示，多条技术路线并行探索，是为了应对月球极端环境的严苛挑战，找到最优解决方案。

月球表面呈现为一个集极端温差、高真空、强辐射以及带电月尘于一体的复杂环境，任何制造设备首先要解决长期可靠运行的难题。并且，未来月球基地的建造不可能由单一设备完成，需要异构机器人集群的协同作业。

设想未来的月面建造现场：勘察机器人进行测绘；运输机器人搬运月壤；大型3D打印机器人堆砌主体结构；灵巧装配机器人执行高精度装配作业……

“实现这一愿景的关键，是赋予月球无人装备集群‘群体智能’。”陈杰认为，这需要攻克月面远距离可靠通信、高精度协同定位、异构无人集群智能规划与自主控制等一系列核心技术，让不同的无人装备都能像一个有机整体般自主、智能、高效地协同作业。

目前，我国科学家正为未来月球家园勾勒出多幅蓝图。哈尔滨工业大学提出“三叶草”与“中国星”方案；华中科技大学构思“月壶尊”方案；重庆大学则研究利用月球天然熔岩管洞穴建造基地的可行性……

根据国家航天局相关规划，我国计划在2030年前实现中国人首次登陆月球，并在2035年前建成国际月球科研站的基本型。

(据新华社合肥12月19日电记者吴慧珺)