美国招标建月球基地！中国拿嫦娥五号月壤做实验，地基这关不好过

近年来，月球探测又成了关注的热点，中国和美国不但计划开展载人登月，而且还要在月球上建立能够长期让人驻留的月球基地。

就在2026年9月8日，美国宇航局（NASA）正式发布了一项新的征集方案，公开寻找能够支持月球长期驻留的技术。目标要推进月球表面技术和基础设施，为NASA正在规划的月球南极“月球基地（Moon Base）”服务。

那么，在月球上建基地，电从哪里来？氧气从哪里来？建筑材料从哪里来？几十吨甚至上百吨设备落到月面之后，脚下厚厚的月壤到底撑不撑得住？

巧合的是，中国科学家最近恰好就在研究最后这个问题。而且他们使用的不是模拟月壤，而是货真价实的嫦娥五号月壤。

9月8日，NASA发布NextSTEP-3框架下的“月球支撑基础设施加速器”正式征集方案。NASA列出的方向包括垂直太阳能阵列、从月壤中提取氧气、放射性同位素斯特林发电、先进制造以及新型纳米材料。

其中有一项尤其值得注意，在月球上生产未来建造和运行所需要的材料。NASA明确表示，这些技术是建立月球南极基地、维持长期载人活动所需要的基础能力。

今年3月，NASA公布新的月球基地规划，地点指向月球南极区域，而且提出采用分阶段、迭代式方式建设。第一阶段先大量派机器人、着陆器和设备上去，寻找地点、验证技术。接下来才逐渐增加电力、通信、交通、物流和居住设施，最终向长期甚至连续驻留过渡。

如果未来人类如果到月球盖房子，脚下月壤撑得住吗？

中国科学院地质与地球物理研究所今年公布了一项新研究，团队使用我国嫦娥五号带回的真实月壤CE5-054，与月球陨石NWA 4734以及地球岩石进行对比，通过矿物识别和纳米压痕技术研究月壤的微观力学性，相关研究成果发表于《国际太阳系研究杂志》（Icarus）。

因为真正的嫦娥月壤极其珍贵，不可能像测试普通混凝土一样，拿几公斤甚至几十公斤去做破坏性试验。研究人员于是想了一个办法，拿一个极其微小的压头，压在单个矿物颗粒表面。

通过测量它被压下去多少、撤掉压力以后又能恢复多少，就可以反推出材料的弹性模量和硬度。整个尺度只有几百纳米，对样品损伤非常小。

结果表明，嫦娥五号月壤不同矿物的弹性模量中位值，大约分布在87.1至173.2 GPa之间。不同矿物差别明显，大致呈现橄榄石、辉石、钛铁矿、尖晶石、斜长石依次下降的趋势。硬度差别相对小一些，中位值约为6.89至9.67 GPa。

这意味着组成月壤的许多矿物颗粒实际上相当坚硬。不过，一粒月壤很硬，不代表一整片月壤就是好地基。这就像一粒石英砂很硬，你站在岩石上和站在一堆松散砂子上，却完全是两回事。

那么，月壤到底撑不撑得住房子？

中科院这项研究测量的是月壤矿物颗粒本身的微观力学性质，而真正设计一栋月球建筑的地基时，工程师还得知道月壤整体有多疏松、孔隙率多大、颗粒之间摩擦力如何、黏聚力是多少、下面是不是存在松散层，以及不同深度月壤有没有明显变化。

此外，不同月球区域的月壤性质还不一样。中国科学院地质与地球物理研究所参与的另一项研究就发现，嫦娥六号从月球背面带回来的月壤，表现出了非常明显的强黏聚特征。

研究人员分析了近29.3万颗月壤颗粒，嫦娥六号样品的静态休止角达到约52.9°，动态休止角更达到约70.4°，明显高于多种嫦娥五号和美国阿波罗月壤模拟物。研究认为，其细小粒径、复杂颗粒形状，以及范德华力和静电作用，共同增强了颗粒之间的黏聚。

这提醒我们，嫦娥五号着陆区的月壤、嫦娥六号月背着陆区的月壤，以及未来月球南极基地下面的月壤，很可能并不完全一样。

因此，未来要在月球上建基地之前，需要先进行地质勘察。未来月球工程机器人很可能也要像地球上的勘察队一样，钻孔、取样、做贯入试验、测颗粒分布，再绘制月面地下结构。

不过，月球上有一个对建筑工程非常有利的条件，那就是月球重力只有地球的大约六分之一。同样一栋100吨质量的建筑物放到月球上，它产生的重力只有地球上的大约六分之一，因此对地面的自重荷载也明显降低。

地球上盖房子，缺十吨钢筋，再叫一辆卡车就行。月球上缺十吨建材，就得先造火箭，成本非常高。这就是为什么无论美国还是中国，未来月球基地有一个几乎绕不过去的技术路线，就地取材。

NASA此前与ICON等机构开展的项目，就是研究利用月球本地材料建设着陆坪、道路、防护墙、地基乃至居住设施。相关方案尝试利用高能激光处理月壤，使它熔化后再重新凝固，形成类似陶瓷的坚固材料。

这样从地球运输过去的可能主要是机器人、激光设备、关键连接件和控制系统，几百吨建筑主体却可以直接从月球上挖出来。

在这方面，中国走的是另一条相当值得关注的技术路线，就是“月壤砖”。

2024年11月，华中科技大学丁烈云院士团队研制的74块模拟月壤烧结样品随天舟八号进入中国空间站，进行长期舱外暴露试验。到了2025年11月，完成一年暴露的首批样品返回地球。

实验人员现场检查发现，样品状态良好。剩余样品还将继续完成两年和三年的太空暴露试验，用来研究长期辐射、真空和温度变化究竟会怎样改变烧结月壤材料。

未来如果把月壤烧结成类似砖块的结构，再由机器人像搭积木一样组合，就可以显著减少从地球运输建筑材料的需求。

此前我国公布的国际月球科研站规划，是在2035年前后形成基本型，并以月球南极区域为重点。中国载人航天工程的另一个明确目标，则仍然是2030年前实现中国人首次登陆月球。