月壤砖

月壤砖是一种未来可能用于月球盖房子的建筑材料。

月壤砖的主要材料为月壤，月壤里含有多种矿物成分，由于它们的熔点不一样，因此需要确定最佳烧制温度，使制作的月壤砖达到建筑材料所需的强度。对于月壤砖的制作已有三种烧结试验，分别为真空烧结、惰性气体烧结和空气烧结。

2015年，中国工程院院士丁烈云开始带领团队从事月面基地建造研究，截至2023年4月华中科技大学团队已制备出中国首个模拟月壤真空烧结“月壤砖”样品。2024年11月15日，月壤砖搭乘天舟八号前往中国空间站。2025年4月1日，中国探月工程总设计师吴伟仁表示已开展研制第一台在月球“打砖”的机器。2025年4月，中国科研团队已研制世界第一台月壤打砖机，可在月表就地取材，打印出不同规格大小的月壤砖。11月14日，中国空间站第九批空间科学实验样品随神舟二十一号飞船顺利返回，其中包括华中科技大学研制的“月壤砖”。

研发历程

2015年，中国工程院院士丁烈云从无人3D打印中得到启发，开始带领团队从事月面基地建造研究。2021年底，中华人民共和国科学技术部将“轻量化可重构月面建造方法研究”列入重点研发计划，成为“工程科学与综合交叉”的重点专项，华中科技大学成为该项目的首席科学家单位，为中国开展月球科研站建设以及月球资源开发与利用提供关键技术支撑。

截至2023年4月，华中科技大学团队已制备出中国首个模拟月壤真空烧结“月壤砖”样品。同年4月8日，首届地外建造学术研讨会在在华中科技大学召开，此次研讨会汇聚了中国百名专家学者。在会上，有专家预测在2028年前后“中国超级泥瓦匠”将登月采用原位建造方式制备第一块月球砖，成为搭建月面基地建筑材料。截至2023年4月8日，华中科技大学丁烈云院士团队已经完成模拟月壤的三种烧结试验，分别为真空烧结、惰性气体烧结和空气烧结，其中在惰性气体中烧结强度最高，能达到100多兆帕。真空环境下，月壤砖最佳烧结的温度是1000℃到1100℃之间，如果加压的话，烧结的时间花得更少。

2024年9月1日，在2024年《开学第一课》上，华中科技大学丁烈云院士展示了模拟月壤做出的月壤砖样品，并表示它们可能是未来在月球上建房子的材料。11月15日，月壤砖搭乘天舟八号前往中国空间站。

2025年4月1日，中国探月工程总设计师吴伟仁表示已开展研制第一台在月球“打砖”的机器。该设备可在月球表面原位打印不同规格的月壤砖，为月球基地建设奠定技术基础。未来建造方案将采用机器人搭积木式原位建造，通过自动化设备实现月壤砖的精确堆叠与结构组装。建设月球科研站时可以直接利用月壤、太阳能等月面原位资源来盖房子，无须再从地球上运输预制建筑构件。根据探月工程规划，嫦娥八号任务在2028年前后尝试利用3D打印技术在月球原位制造月壤砖，为国际月球科研站建设提供技术储备。月球基地建设将分阶段实施，初期使用小型标准砖进行试验性建造，后期逐步应用大规格异形砖完成永久性结构建设。11月14日，中国空间站第九批空间科学实验样品随神舟二十一号飞船顺利返回，其中包括华中科技大学研制的“月壤砖”。次日，包括“月壤砖”在内的实验样品在中国科学院空间应用工程与技术中心举行了交接仪式。华中科技大学国家数字建造中心周诚教授、周燕副教授等参加了本次样品交接仪式。经现场确认，“月壤砖”样品状态良好。

制作材料

制作月壤砖的主要材料为月壤，月壤是月球表面广泛存在的物质。月壤里含有多种矿物成分，它们的熔点不一样，需要确定最佳烧制温度，使得制作的月壤砖达到建筑材料所需的强度。

设计形态

“月壤砖”设计为柱状和片状两种形态：柱状“月壤砖”主要用于力学测试；暴露面积较大的片状“月壤砖”则用于热学和辐射效应测试。

性能特点

中国在地面上烧制的月壤砖，比普通混凝土坚硬，但还需要通过研究是否能经受住月球上极端环境的考验。“月壤砖”的密度与普通砖块相当，但它的抗压强度却是普通红砖、混凝土砖的三倍以上，相当于1平方厘米的面积上能承受1吨多的重量。

制作方式

电磁感应烧结炉是通过将电能转化成热能的方式，对模具进行加热。在使用的过程中，将月壤的材料放在坩埚中间，就能对其进行均匀加热以及升温。电磁感应烧结炉可以将温度加热至1000℃以上，通过十分钟左右，就可以烧制出一个长18厘米的模拟月球砖。真空烧结的方式对模拟月壤进行烧结成型，研究人员采用的石墨模具，内部有一个直径18毫米的空腔。首先将模拟月壤的粉末装填在内部，以石墨的压头对它进行压实，压实之后，再把它整个组装好；然后连同石墨模具，放到一个真空的烧结炉内部进行烧结。这个烧结炉的真空度可以达到10的负2次方帕，它主要是采用一种电加热，内部分布有10根加热棒，它是硅钼材料，通电之后就可以产生热量。将模拟月壤和石墨放置在炉子内部，热量就可以在抽真空之后，通过热辐射的方式对材料进行加热。研究人员通过一个菲涅尔透镜，把太阳光聚焦在一个点上，通过聚焦点的高温把月壤烧结成砖。在月球上，一个白天的时间是比较长的，有利于在月球上进行太阳能烧结建造。