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我国科学家要在月球上盖房子,“小区”名字好霸气

ZAKER湖北 12-03 2

在月球上盖楼你敢想吗?

华中科技大学的科学家敢想!

用月球土壤烧出月球砖

再用机器人砌筑用 3d 打印粘合月球砖的缝隙

……

这些不是科幻大片里的场景

而是土木工程与力学学院丁烈云院士团队

正在 " 捣鼓 " 的事

觉得这事儿有点玄乎?

来,瞧瞧这个

2019 年 3 月,有关在月球建造 " 玄武基地 " 的论文《月球基地原位建造方法:中国超级泥瓦匠》(In-situ construction method for lunar habitation: Chinese Super Mason )在 SCI 期刊《施工自动化》(Automation in Construction)刊发。论文第一作者是华中科技大学土木工程与力学学院周诚副教授,通讯作者为丁烈云。

图为参展图片

近日,论文中提到的 " 玄武基地 " 亮相在武汉举办的 2019 国际建筑科技博览会,引起了很多人好奇。

图为 " 玄武基地 " 模拟图

这个大胆的构想是由丁烈云带队的湖北省数字建造与安全工程技术研究中心提出的。他们将中国传统 " 制砖 - 砌筑 " 的建造方式与 3D 打印建造方式相结合,设计基地的整体方案及 " 整体预制拼装、局部打印连接 " 的月球基地原位建造方法,他们甚至还用火山灰模拟了月球土壤,将其烧制成建造材料展出。

登月还很难办到,如何在月球上造房?

周诚表示,这是全世界顶尖科学家都在思考的重大科学项目," 我们团队一直在做极端环境的建造研究,如地下工程、高海拔桥隧工程、海洋岛礁的建造技术等。丁烈云院士在 2015 年提出这个设想,把极端环境建造扩展到太空,针对月球基地建造提出了一套比较完整的技术体系,包括基地选址、建材制备,建筑设计到结构设计、装配式无人建造方案等。"

月球造房最大的挑战在于极端环境

挑战一:月球上是真空环境,散热规律不同于地球环境;

挑战二:重力是地球的 1/6,小重力会改变材料与结构的受力状态;

挑战三:温差极大,白天最高 160 度,夜晚最低零下 180 度,大温变对房子的结构性能有很大影响;

挑战四:月球上还有时间更长频率更高的 " 月震 ",给基地建造带来挑战;

挑战五:月球陨石冲击很频繁,可能会带来灾难性的后果。

……

还有许多未知挑战

如何应对极端环境的挑战?

周诚介绍说,团队为此做了很多研究," 中国探月工程表明,还是能够找到一些合适造月球基地的地方。比如月球南极可能有连续光照的区域,可以作为月球基地的理想选址。" 在基地建造方面,周诚说,国际上对月球建造的共识是,不从地球上带物质上去,1 克的运输成本超过 100 万美金,代价太高,所以应该尽可能使用月球上的材料进行原位建造。

图为模拟月壤及烧结月球砖

美国航空航天局和欧洲航天局的技术体系是 3D 打印,这个工艺可以建造各种形状的月球基地结构,但 3D 打印是个连续过程,一旦打印过程出现被打印结构破损开裂的情况,整个结构就失效了,一次性成型的风险很高,同时耗能太大。丁烈云团队借鉴中国传统砌筑和榫卯连接方式,提出利用月壤烧结出带有榫卯结构的月球砖,再进行拼装建造,通过烧结月球砖把一次性成型的风险分散掉,然后由机器人砌筑,同时用 3D 打印加强连接来完成结构。他们还验证了怎样利用探月着陆器的下降级残骸等废弃金属材料进行 3D 打印来粘合月球砖的缝隙。

图为地面机械臂模拟月球砖拼装建造过程

周诚表示,这样的研究能激发青少年对月球对太空建造的兴趣," 在月球上造房子,不一定是我们这一代完成的事,但未来会有人解决这个问题。月球基地建造的研究也可以催生出新的技术和业态,如 3D 打印建造、机器人砌筑,这将是一个公众参与的过程,通过民间更大的力量来推动研究进程。以前我们做的很多工作都是服务于重大工程建造的,我们希望通过华中科技大学的前沿研究和颠覆性技术,提高中国建造的科技创新水平。"

奇思妙想引关注

6 月 12 日,中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁教授及探月与航天工程中心、中科院月球与深空探测总体部、航天科技集团有限公司五院、航天科技集团有限公司八院等相关单位负责人、专家一行到湖北省数字建造与安全工程技术研究中心调研,听取了课题组关于月面建造的研究工作汇报,给予了充分肯定,并对下一步研究工作提出指导建议。

科学家们脑洞大开的设想吸引了媒体的注意,《长江日报》刊登了有关此事的科普报道,并在微信上进行推送。

" 在月球上造房子 " 还走进了荆楚科普大讲堂,小朋友们在听完讲座后纷纷举手提问。

" 中国智造 " 已成为中国走向世界的重要标签

华中大人也一直为此不懈努力

@丁烈云院士团队

你们真棒

期待月球 " 盖楼 " 成功的那天

来源:华中科技大学、长江日报

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