原標(biāo)題：從月壤到“月宮”！中國(guó)科學(xué)家“解鎖”智造月球科研站

陽(yáng)光取代了窯火，月壤作為原始建材，智能機(jī)器人充當(dāng)建筑工人……這些正是我國(guó)航天領(lǐng)域最前沿的探索方向之一：月球原位自主智造。

12月19日，由深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室承辦的以“地外資源開發(fā)利用技術(shù)前沿與發(fā)展戰(zhàn)略——太空采礦與深空制造”為主題的中國(guó)工程院工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)在安徽省亳州市舉行，多位院士專家詳解了“月宮”建造“黑科技”。

隨著嫦娥六號(hào)完成月背采樣返回，中國(guó)探月工程“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略圓滿收官。如何利用月球本身資源建設(shè)可持續(xù)的科研站，成為下一階段的關(guān)鍵課題。

在位于安徽省合肥市的深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室，一項(xiàng)被稱為“月壤原位3D打印系統(tǒng)”的原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，展示的便是月球原位自主智造的地外建造思路。

科研人員用拋物面鏡將太陽(yáng)光聚焦數(shù)千倍，產(chǎn)生超過1300攝氏度的高溫，再通過一根柔性的光纖遠(yuǎn)距離傳輸聚光太陽(yáng)能，就像一支精準(zhǔn)的“光筆”，結(jié)合3D打印技術(shù)，將月壤材料打印出結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)的磚體或任意形狀的構(gòu)件。

“未來月球科研站的建設(shè)，核心是‘月球原位取材、集群協(xié)同智造、自主智能作業(yè)’。”中國(guó)工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學(xué)黨委書記陳杰說，其目標(biāo)是轉(zhuǎn)化利用月球的“土”并建成月球的“家”，最大限度降低對(duì)地球補(bǔ)給的長(zhǎng)距離依賴，實(shí)現(xiàn)地外基地的智能建造、自主運(yùn)維和可持續(xù)拓展。

除了將月壤高溫熔融打印成結(jié)構(gòu)件，我國(guó)科學(xué)家還探索了將月壤制成高性能纖維的新方法。

東華大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)依據(jù)嫦娥五號(hào)取回的真實(shí)月壤，在實(shí)驗(yàn)室通過高溫熔融和真空牽引技術(shù)，成功制備出直徑僅10至20微米的超細(xì)月壤連續(xù)纖維。中國(guó)科學(xué)院院士、東華大學(xué)教授朱美芳說，團(tuán)隊(duì)已成功研發(fā)適應(yīng)月球高真空、低重力環(huán)境的自動(dòng)成纖裝備，為未來月面原位制造復(fù)合材料開辟了新可能。

“無論是打印成磚，還是拉制成纖，目的都是將月球上最豐富的表層物質(zhì)——月壤，轉(zhuǎn)化為可用的工程材料?！鄙羁仗綔y(cè)實(shí)驗(yàn)室總工程師史平彥表示，多條技術(shù)路線并行探索，是為了應(yīng)對(duì)月球極端環(huán)境的嚴(yán)苛挑戰(zhàn)，找到最優(yōu)解決方案。

月球表面呈現(xiàn)為一個(gè)集極端溫差、高真空、強(qiáng)輻射以及帶電月塵于一體的復(fù)雜環(huán)境，任何制造設(shè)備首先要解決長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的難題。并且，未來月球基地的建造不可能由單一設(shè)備完成，需要異構(gòu)機(jī)器人集群的協(xié)同作業(yè)。

設(shè)想未來的月面建造現(xiàn)場(chǎng)：勘察機(jī)器人進(jìn)行測(cè)繪；運(yùn)輸機(jī)器人搬運(yùn)月壤；大型3D打印機(jī)器人堆砌主體結(jié)構(gòu)；靈巧裝配機(jī)器人執(zhí)行高精度裝配作業(yè)……

“實(shí)現(xiàn)這一愿景的關(guān)鍵，是賦予月球無人裝備集群‘群體智能’?！标惤苷J(rèn)為，這需要攻克月面遠(yuǎn)距離可靠通信、高精度協(xié)同定位、異構(gòu)無人集群智能規(guī)劃與自主控制等一系列核心技術(shù)，讓不同的無人裝備都能像一個(gè)有機(jī)整體般自主、智能、高效地協(xié)同作業(yè)。

目前，我國(guó)科學(xué)家正為未來月球家園勾勒出多幅藍(lán)圖。哈爾濱工業(yè)大學(xué)提出“三葉草”與“中國(guó)星”方案；華中科技大學(xué)構(gòu)思“月壺尊”方案；重慶大學(xué)則研究利用月球天然熔巖管洞穴建造基地的可行性……

根據(jù)國(guó)家航天局相關(guān)規(guī)劃，我國(guó)計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)中國(guó)人首次登陸月球，并在2035年前建成國(guó)際月球科研站的基本型。

（據(jù)新華社合肥12月19日電 記者吳慧珺）