“月壤砖”竟然是榫卯结构?
模拟“月壤砖”,通过模仿真实月壤的成分烧结形成
不久后,“月壤砖”即将搭乘“天舟八号”货运飞船飞向中国空间站,到太空去做暴露实验。“月壤砖”比普通混凝土砖坚硬得多,未来可能用于在月球盖房子,“月壤砖”跟普通砖到底有哪些不同?它们为什么要去太空?
“月壤砖”不是普通的“砖”
日常生活中的建筑用砖一般有红砖、青砖以及混凝土砖,能在月球盖房子的“月壤砖”和地球上的砖一样吗?“月壤砖”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3倍以上,相当于1平方厘米的面积上能承受1吨多的重量。
国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚介绍,模拟“月壤砖”的强度比地球上用的红砖、青砖等要高很多,呈现的是榫卯结构,有利于在未来月球基地的建造过程中,采用这样的结构形式进行拼装。
太空之旅验证“月壤砖”三大关键性能
“月壤砖”为什么要搭乘“天舟八号”前往中国空间站?需要经受住怎样的考验才能肩负起月球盖房子的重任呢?专家介绍,“月壤砖”的太空之旅有三大关键性能要验证。
要在月面盖房子,首先就会遭遇温度剧烈变化的挑战,月昼温度超过180℃,月夜又到-190℃。此外,因为没有大气保护,大量宇宙辐射和许多微陨石会撞击到月球表面,同时还有月震,这些都会对月面建筑材料的力学性能、热学性能和抗辐射性能提出苛刻要求。
为搞清楚“月壤砖”能不能胜任月球造房子的任务,近日,“月壤砖”就要搭乘“天舟八号”货运飞船前往中国空间站。在完成太空实验后,第一块“月壤砖”预计将在2025年年底返回地球。
据介绍,验证“月壤砖”三大关键性能包括:
“月壤砖”的力学性能。这一性能和建房子关系最大,即样品的力学性能会不会退化。
“月壤砖”热学性能的变化。即需要知道它的保温和隔热性能如何。
辐射作用对“月壤砖”的影响。月球是真空环境,有大量宇宙辐射,需要了解在宇宙辐射的作用下,“月壤砖”能不能经受住考验。
如何炼成“月壤砖”?
月球表面复杂的环境对“月壤砖”性能提出了极高的要求,“月壤砖”又是怎样炼成的呢?据介绍,采用真空热压烧结的方式形成的“月壤砖”,整个过程大概分为三个步骤。第一个步骤,需要对模拟月壤称重,然后按照重量放入模具。
科研人员在实验室模拟出的月壤材料类似地球土壤,是松散的,在模具容器内压制后,需要通过高温烧制,比如采用电磁感应烧结炉,可以在10分钟左右将温度加热至1000℃以上,完成“月壤砖”的烧制。
这个过程中没有任何其他材料的添加物,所以它是100%原位成型工艺方法,这也是在未来月球基地建造中的一个非常有潜力的方式。也就是说,将来我们建设月球科研站,可以在月球上就地取材,直接利用月壤、太阳能、矿产等月面原位资源来盖房子,不需要再从地球上运输预制建筑构件。这样的方式能够极大降低月面建造成本。这些“月壤砖”将在太空暴露实验后,为将来真的到月球上盖房子积累科研数据,优化实际方案。
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