首批月壤砖来了,天舟八号还包送上天!太空基地近年或指日可待?

说宇宙寻真理 2024-09-06 13:18:39

在地球上,砖块是我们祖祖辈辈用来盖房子、修城墙的传统材料。从古罗马的斗兽场到北京的四合院,砖头几乎是文明发展的见证者。而如今,随着我们对月球的探索逐渐深入,这些地球上的红砖绿瓦已经“跟不上趟儿”了。毕竟,地球的砖头可没在宇宙射线和极端温差下“待过”。

这时候,就要请出我们中国科学家在月球上“就地取材”,烧出来的“月壤砖”了!

月球基地首次畅想

其实早在1969年,当人类首次登月时,整个世界就掀起了一股“月球建房热潮”。美国宇航局(NASA)推出了“月球前哨”计划,欧洲航天局(ESA)则构思了“月球栖息地”。

想象中的月球基地不仅能让人类长时间驻扎,还能扩建、维护,甚至变成永久的太空家园。

当时的思路是非常简单直接的:在地球上把房子造好,再用火箭一股脑儿运到月球,直接组装应用。这种“搬家式”的建房思路虽然看起来像是个不错的主意。

但一细想,你就知道有多难:要把一整个房子从地球“快递”到38万公里外的月球,这运费得有多贵?

于是,“就地取材”的想法逐渐成为了主流。既然要在月球上长期生活,不如直接用月球上的材料来造房子吧。

再加上月球环境的恶劣超乎了地球人的想象。月球没有大气层,大气压几乎为零,这意味着没有任何保护层来阻挡太阳的有害辐射和宇宙射线。据测算,月球表面暴露在宇宙射线下的剂量约为地球的200倍。

再加上白天温度可以高达127摄氏度,而夜晚则迅速下降到-173摄氏度,昼夜温差高达几百摄氏度,这让普通的地球建筑材料根本扛不住这些“折磨”。

而作为月球上的“土特产”, 由岩石碎屑、粉末、角砾(也就是小石块)和撞击熔融玻璃等组成的月壤已经在月球的极端条件下“生存”了亿万年。

月壤变成月壤砖

但要想把月壤变成坚固的砖块,还得经历一段复杂的“改造”过程。

在地球上,水泥加沙子加点水,经过搅拌、成型、干燥,最后就能做成砖头或者混凝土。但在月球上,这个“简单公式”就没那么好用了。因为月壤并不像地球上的水泥那样均匀和稳定,它的成分复杂多样,结构松散。

除了材料相容性,科学家们还要解决的一个大问题就是浆料的稳定性。大家都知道,地球上的水泥需要水来作为粘合剂,但月球上没有液态水,我们也不能把一桶水运到38万公里外去拌水泥。

所以,科学家们必须找到一种适合在真空和极端温差条件下使用的“月壤粘合剂”。

这些都要怎么办呢?他们需要通过高温进行烧制,电磁感应烧结炉可以将温度加热至1000摄氏度以上。10分钟左右,一个长18厘米的模拟月壤砖就烧制完成了。烧制一炉真空环境的模拟月壤砖大概需要24小时。

月壤砖可堪一用?

科学家们经过多次实验,对月壤砖的性能做了详细研究,结果令人惊喜。月壤砖的抗压强度非常出色,甚至可以和我们常用的地球水泥砖相媲美。

有时候在极端条件下,它甚至比水泥砖还更强。这说明,月壤砖完全能够胜任月球建筑的基础结构,完全不用担心它会因为不够结实而“撑不住”。

除了强度过硬,月壤砖还有一些与地球材料截然不同的优势。月球的引力只有地球的六分之一,在这样的环境下,建筑材料的重量不再是大问题了。

也就是说在月球上盖房子,不需要担心砖头会压垮地基,反而因为月壤砖的轻便,它更加适应这种低引力环境。

理论归理论,实践是检验真理的唯一标准,据央视新闻报道,月壤砖将随天舟八号货运飞船前往中国空间站,进行为期三年的暴露试验。

这个试验的目的非常明确:这些由不同成分的月壤烧结成的试块,将被放置在空间站外,直接暴露在太空环境下,接受来自紫外线、宇宙射线和极端温差的“极限挑战”。

这些恶劣条件都会对建筑材料产生巨大影响,可能导致砖块开裂、变形或变脆。通过这次试验,科学家们将观察月壤砖在这种极端环境中的表现,看看它是否能够在月球没有大气层保护的环境下稳稳当当地站住脚。

窗外是地球美丽的蓝色地平线。但就在你喝着咖啡的时候,脚下的地面开始微微震动,时间一分一秒过去,震动还在继续……等等,这是地震。没错,月球上也会发生“地震”,只不过我们叫它“月震”。

说起地球上的地震,大家都很熟悉了——大多是由板块运动、火山活动,地下核试验理论上也会引起。地震发生时,地壳的突然位移导致地面震动,震级可以从轻微的2级到毁灭性的8级以上。

月震的主要原因之一是月球本身的冷却和收缩。这一过程可以追溯到月球的形成时期。最初,月球内部相当炙热,但随着数十亿年的时间流逝,月球内部逐渐冷却,导致体积减小。

研究表明,月球的冷却已经导致它的表面缩小了150英尺(约50米)。这些断层,称为逆冲断层,是当月壳的不同部分相互挤压时形成的“阶梯状悬崖”,并且这些断层还在活跃,偶尔会导致月震。

从阿波罗计划的测量数据来看,月震的震级通常只有2到5级之间,很少达到破坏性级别。

不过,虽然月震的力量没那么大,但它的震动时间却更长。在地球上,地震发生时震动往往只持续几秒到几分钟不等,而月震可以持续数十分钟甚至长达一个小时。对于未来月球上的建筑来说,必须要耐得住长时间的震动。

月球基地能干什么?

在月球上建造基地的好处是显而易见的,从阿波罗登月到现在,人类对月球的了解还只是冰山一角。

NASA的“月球勘测轨道器”(LRO)和“LCROSS探测器”在月球南极的永久阴影坑中发现了约600万吨的水冰储量。

据估计,月球上的氦-3储量高达100万吨,其中25吨氦-3就足以满足全世界一年的能源需求。

拥有月球基地后,科学家们将不再只是“看着宝贝没法用”,而是可以实际开发月球资源,将这些宝贵的资源转化为造福地球的动力源泉。

而且月球作为人类未来太空探索的跳板,有着战略意义。为什么这么说呢?由于月球的引力仅为地球的六分之一。

从月球出发比从地球直接飞向火星或其他星系要节省多达70%的燃料。月球可以成为火箭的加油站和中转站,可以降低深空探索的难度和成本。

正如人类一次次将不可能变为可能,在月球上的足迹也注定不会仅仅是短暂的停留。月球基地建成之时就是标志着人类从“地球文明”迈向“宇宙文明”的关键之日。

信息来源:

澎湃:月壤砖即将前往空间站,目的是济南时报月壤砖将搭乘天舟八号上太空湖北日报:丁烈云院士揭秘在月球上怎么建房子



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