1平方厘米,能承重1吨多?华科大“月壤砖”,送达太空!
11月16日凌晨2时32分,神舟十九号航天员乘组收到了天舟八号货运飞船耗时3小时17分,从文昌航天发射场送来的“太空快递”。其中就有由华中科技大学土木与水利工程学院丁烈云院士团队模拟月壤成分烧制而成的“月壤砖”。
此次上太空,就是为了验证“月壤砖”是否能胜任月球造房子的任务。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。
月昼温度超过180℃,月夜又会降到-190℃,要在月面盖房子,首先就会遭遇温度剧烈变化的挑战。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月球表面。同时还有震动频率高的月震,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。此次太空之旅,就即将验证“月壤砖”这三大关键性能,搞清楚其是否能胜任月球造房子的任务。
华科大团队将借助此次太空之旅,了解在不同的成型工艺下,在空间站的环境中,“月壤砖”的退化规律,为材料选择、工艺优化提供科学依据。
据国家数字建造技术创新中心周诚教授介绍,实际上科研团队设计的完整暴露时间是三年。“所以每隔一年,我们会下行一块样品板,带着在空间站暴露之后的样品返回地球,然后再来做相关的实验。”
此次上太空的“月壤砖”,其原材料为仿制品,是团队通过分析真实月壤成分,并模拟配成后再烧结而成的。据介绍,“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。
为了充分利用上太空实测的珍贵机会,团队将带到中国空间站的“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。月球上不同位置、不同区域土壤的颗粒成分都不一样。因此,除了形态不同,这些“月壤砖”还使用了5种不同的模拟月壤成分,3种不同的烧结工艺。
在介绍“月壤砖”制作流程时,团队提到的原位成型工艺方法,是指将来建设月球科研站时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地降低月面建造的成本。这些模拟“月壤砖”将在太空暴露实验后,为将来到月球上盖房子积累科研数据,从而优化实际方案。
这并不是华科大成果第一次作为“太空快递”抵达苍穹。早在2017年4月20日,天舟一号带着华科大物理学院引力中心“非牛顿引力实验检验的关键技术验证”出发,两天后送达天宫二号。相关实验结果为我国空间站设计提供了重要指导,为我国当时在轨加速度测量的最高水平。
(图源:湖北日报客户端)
而此次,在华科大“太空快递”再度送达的同时,地面之上,一场“大咖云集”的盛会正在举行——第二届地外建造学术研讨会在武汉召开,院士大咖齐聚一堂,共话太空工程。
研讨会由华中科技大学、国家数字建造技术创新中心联合主办,华中科技大学土木与水利工程学院等承办。侯增谦、王赤、杨宏、丁烈云等4位院士和来自全国知名科研院所的专家学者,围绕“地外建造可持续发展”主题,分享最新研究成果、探讨技术创新、展望未来发展趋势。
一直以来,华中科技大学发挥工科优势,不断加强多学科交叉融合与前沿探索,积极开辟地外建造新领域。面向国家战略需求,华中科技大学也将进一步凝聚跨学科智慧,共同推动我国航天事业的发展,为建设航天强国贡献力量,为月球资源的利用和深空探索提供坚实的技术保障。#科技强国##地外建造##航天强国##中国航天##华中科技大学##月壤#
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素材来源:华中科技大学新闻网、华中科技大学官微、湖北日报客户端,华中科技大学土木与水利工程学院、物理学院引力中心等
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