中國粉體網(wǎng)訊 4月1日，“九天攬月——中國探月工程20年”展覽在國家博物館對公眾展出。隨著人類對月球長期駐留的探索邁向?qū)嵸|(zhì)性階段，中國探月工程再傳突破性進展：計劃于2028年發(fā)射的嫦娥八號探測器，將攜帶全球首臺“月壤打磚機”登陸月球南極，首次開展月壤3D打印制磚試驗，為構(gòu)建永久性月球基地奠定關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。這一創(chuàng)新實踐不僅標(biāo)志著中國深空探測從“資源采集”向“原位利用”的跨越，更在國際月球科研站建設(shè)中率先開辟了“就地取材”的工程化路徑。
月壤變磚：從“太空沙”到“建筑基元”的技術(shù)突破
嫦娥八號的核心任務(wù)之一，是將以月球表面廣泛分布的月壤（月球風(fēng)化層）為原材料，借助太陽能聚焦技術(shù)與3D打印工藝實現(xiàn)月面原位制磚：首先通過特殊裝置將太陽能聚焦至1400-1500℃高溫，經(jīng)光纖傳輸至“月壤打磚機”，在強光照射下使月壤中富含的二氧化硅（約48%）、氧化鋁（約17%）等礦物成分熔融；繼而采用微波燒結(jié)與真空熱壓技術(shù)，通過3D打印設(shè)備對熔融材料進行層層堆疊成型，最終制得抗壓強度達100兆帕的“月壤磚”——該強度指標(biāo)超過普通紅磚3倍，可滿足月球基地抵御極端溫差、宇宙輻射及微隕石沖擊的嚴(yán)苛需求。
月球科研站需要能夠適應(yīng)月球極端的環(huán)境條件，包括微重力、強輻射、極端溫度（日間平均溫度107°C，夜間平均溫度-153°C）以及微流星體撞擊等危險因素。建筑結(jié)構(gòu)也需要具備良好的隔熱和散熱性能，應(yīng)對溫差變化。采用3D打印技術(shù)可避免航天員長時間太空作業(yè)，降低其暴露在宇宙輻射和微流星體撞擊風(fēng)險下的幾率，同時也可通過打印防護設(shè)施等增強基地的安全性。
值得關(guān)注的是，這批磚塊采用了中國傳統(tǒng)建筑智慧中的榫卯結(jié)構(gòu)設(shè)計，無需粘合劑即可實現(xiàn)模塊化拼接，不僅簡化了地外環(huán)境下的施工難度，更通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化提升了建筑整體穩(wěn)定性。
多維度驗證：從地面模擬到太空實測的全鏈條攻關(guān)
為確保月壤磚技術(shù)的可靠性，中國科研團隊開展了從地面到太空的多階段試驗：
地面模擬階段，選取成分接近月壤的東北長白山火山灰作為原材料，通過真空熱壓燒結(jié)工藝制成模擬磚塊，完成材料配方與工藝參數(shù)的初步驗證；
太空暴露試驗，2024年11月16日，天舟八號貨運飛船將首批模擬月壤磚送至天宮空間站外，開展為期三年的極端環(huán)境耐受性測試，重點評估宇宙射線、高低溫循環(huán)對材料性能的影響，相關(guān)數(shù)據(jù)將直接指導(dǎo)月球原位打印工藝的優(yōu)化。
智能協(xié)作：機器人系統(tǒng)賦能月球“無人建造”
嫦娥八號搭載的“多功能月球表面作業(yè)機器人”（由香港科技大學(xué)等團隊聯(lián)合研發(fā)）將成為月面建造的核心執(zhí)行者。該機器人具備三大核心能力：
1. 自主作業(yè)：通過AI導(dǎo)航系統(tǒng)識別復(fù)雜地形，自動完成月壤采集、磚塊打印及結(jié)構(gòu)拼接，支持毫米級精度操作；
2. 能源互聯(lián)：作為“移動充電寶”為探測器提供電力支持，并通過高速數(shù)據(jù)鏈路實現(xiàn)多設(shè)備協(xié)同控制；
3. 環(huán)境適應(yīng)：配備耐極端溫度的防護涂層與抗輻射電子元件，可在月面惡劣環(huán)境下持續(xù)作業(yè)超過500小時。
這種“設(shè)備自主化+任務(wù)智能化”的模式，不僅降低了載人作業(yè)風(fēng)險，更標(biāo)志著中國在深空探測裝備的智能化水平上達到國際領(lǐng)先。
“基建狂魔”開啟月球基建新范式：從“地球搬運”到“月面制造”
相較于傳統(tǒng)方案中從地球運輸建材的高昂成本（預(yù)估單公斤材料運輸成本超過20萬美元），嫦娥八號的“原位制造”模式將使月球基地建設(shè)成本降低90%以上。這種顛覆性變革不僅適用于月球，更為火星基地、小行星采礦站等深空設(shè)施提供了可復(fù)制的技術(shù)路徑。國際同行對此高度關(guān)注：歐洲航天局雖曾提出月壤覆蓋充氣框架的概念，但中國首次將3D打印制磚技術(shù)推進到工程驗證階段，成為地外原位建造領(lǐng)域的“破冰者”。
當(dāng)前，中國探月工程已從“繞、落、回”的無人探測階段，正式轉(zhuǎn)入“建、用、駐”的載人探索新階段。嫦娥八號的“造磚”任務(wù)，正是探月工程四期“國際月球科研站”建設(shè)的先導(dǎo)性試驗——根據(jù)規(guī)劃，2026年嫦娥七號將前往月球南極進行探測，2028年嫦娥八號將攜帶“打磚機”在月球南極進行月壤打印制磚試驗，2030年前中國將實現(xiàn)載人登月，2035年建成月球南極核心站區(qū)，2040年前將建成一個完善型的國際月球科研站，開展日地月空間環(huán)境探測及科學(xué)試驗；再之后，將建設(shè)“應(yīng)用型月球科研站”，形成一個多功能月球基地。
粉體技術(shù)賦能航天：從材料創(chuàng)新到工程實踐的深度融合
此次月壤制磚技術(shù)的突破，本質(zhì)上是粉末冶金與增材制造技術(shù)在航天領(lǐng)域的深度應(yīng)用。月壤顆粒的精細(xì)處理、高溫?zé)Y(jié)過程中的相變成控制、3D打印層間結(jié)合強度優(yōu)化等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，均依賴于粉體材料科學(xué)的長期積累。中國在金屬粉體、陶瓷粉體領(lǐng)域的技術(shù)儲備，為月面原位建造提供了堅實支撐，也為全球粉末冶金行業(yè)打開了“地外應(yīng)用”的想象空間。
隨著嫦娥八號任務(wù)進入倒計時，人類首次在地球以外天體實現(xiàn)“自造建材、自建基地”的夢想正逐步照進現(xiàn)實。這項融合了材料科學(xué)、智能裝備與航天工程的創(chuàng)新實踐，不僅是中國探月工程的里程碑，更將為全人類的深空探索提供“中國方案”，推動月球從“探測目標(biāo)”轉(zhuǎn)化為“生存空間”，邁出人類邁向宇宙文明的關(guān)鍵一步。
參考來源：
央視網(wǎng)、央視新聞、空天逐夢視頻號
面對面 | 專訪中國工程院院士丁烈云
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）
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