中國擬2030年前載人登月　如何建造月球基地？就地挖土燒磚！

中國航天鎖定2030年前實現載人登月，建設月球基地的計劃亦在推進之中，現在航天迷的焦點是中國會用甚麼材料打造這個基地，而目前其中一個主流方案，是直接在月球上挖土燒磚。

月球基地｜月球環境惡劣　建安身之所難度高

如何建造月球基地之受關注，第一個原因是月面情況比地球複雜和惡劣得多。

月球重力只有地球1/6，它高真空，幾乎沒有大氣層，月面因而會受到宇宙射線的強輻射，還會受到隕石衝擊；月面溫差也極大，白天被太陽照射到的地方能超過120度，晚上則會跌至-180多度。

另外，月球還常會「月震」。雖然月震的次數較地球地震少，也較地球弱，但震動時間卻更長。

在這環境中，要建設一座足夠堅固安全、能讓太空人安全工作和生活的建築物，要求將會是史無前例的高。

月球基地｜星際運輸成本太高　須利用原位資源

另一個高難度問題是建築材料。如果要把地球的物資或預製件送上月球，所需費用將是任何國家都難以承受的。要知道以目前科技力量，要運輸一瓶礦泉水重量物資到月球，據報費用要20萬美元。

如何解決？最佳的方法是利用「原位資源」；以通俗用語來說，就是盡量就地取材，直接利用月球的土壤（月壤）、礦產等資源來建屋。

對於「原位資源」建月球基地，相關部門和多間高校已展開研究。據報道，目前主流的方案有兩種，其一是在月球就地挖土燒磚，用「月壤磚」來砌築基地。而第二個主流方案是直接用3D打印出建築物。

在2024年底，「月壤磚」的方案備受關注，因為由湖北武漢華中科技大學研製的「月壤磚」樣品，將由「天舟八號」貨運飛船送上中國太空站，展開「暴露實驗」。

月球基地｜「月壤磚」送天宮作3年實驗測試

「暴露實驗」指的是把樣品放到航天器外，讓它直接暴露在真空和高輻射環境中，以測試其變化。而「月壤磚」測試的項目，包括力學和熱學性能，以及是否經受得住輻射，這都是其走向實用化的關鍵一步。

據報道，「月壤磚」暴露實驗的時間是三年，期間每隔一年便會把一個樣品送回地球研究分析，第一個樣品將於2025年底返回地球。

話說回來，送上「天宮」的「月壤磚」是怎樣做出來的？長甚麼樣子？

原來這些「月壤磚」是科研人員在實驗室用模擬月壤製造的。雖然中國的「嫦娥」探測器已帶回月壤樣品，但它彌足珍貴，所以科研人員便參照月壤成份，用地球的火山灰、玄武岩等物質，模擬出不同種類的月壤用以「燒磚」。

月球基地｜抵壓強度高3倍　榫卯結構便於拼裝

「月壤磚」和地球上的磚頭燒製方式大有不同，地球上的磚一般是用黏土與水混合後燒結，但月壤缺水，顆粒無法連結，所以鬆散的月壤要先放在模具容器內，經高壓壓製成型，過程中不需任何其他添加物，然後再用電磁感應爐以超過1,000度高溫燒結。

據報道，雖然月壤磚的密度與地球普通磚塊相當，但它的抗壓強度卻是普通磚塊的3倍以上，相當於1平方厘米面積能承受10多噸的重量。

要特別一提的是，科研人員這次造出的「月壤磚」有別於常見的方塊形狀，它們呈榫卯結構，外形就像「凹」和「凸」兩個中文字，更便於拼裝月球基地。

當然，當建設月球基地進入實施階段，「挖土」和「燒磚」過程將全部在月球上進行，所需能源亦會透過太陽能等方式獲得；造磚和用「月壤磚」砌築建築物，將會由機械人負責，登月太空人不必親自動手做泥瓦匠。

月球基地｜直接3D打印　能造出更複雜的設計

剛才提到月球建設基地的另一主流方案是用3D打印，這方案很早已廣為媒體所報道。

3D打印也要在月球「挖土」，再以激光、微波加熱以融合月壤裏的晶粒，又或加入添加劑，讓月壤形成打印材料，然後用機械人直接3D打印建築物。

它最明顯的好處，是能造出高度精細和複雜的設計。另外，3D打印也能打印出磚塊，可以用這些磚塊來砌築基地。

同樣是華中科技大學的科研人員，此前亦在實驗室裏用模擬月壤，打印出像蛋殼的橢圓形結構建築模型；這個不需要承重樑柱的該月球屋雛形，被取名為「月壺尊」。

月球基地｜2030年前載人登月　科研站基本型建成

中國將於2030年前實現載人登月，而預計2026至2028年發射的嫦娥七號和嫦娥八號，將分別對月球南極環境和資源進行探測，並開展月球資源利用技術驗證；它們亦會開始購建月球科研站基本型。

月球科研站，很多人習慣稱為月球基地。它的基本型將於2030年前建成，拓展型則於2045年前建成。

至於未來的月球基地會是甚麼樣子、以挖土燒磚還是3D打印方式構建，目前尚未有最終結論，畢竟「月壤磚」的第一個曝露樣本要到2025年底才返回地球。

不過很多航天迷認為，挖土燒磚和3D打印可以互相配合，例如基建的主體用砌磚，它們的結合部份和某些特別位置用3D打印，這更具效率。

本文獲「當代中國」授權刊出，歡迎關注：https://www.ourchinastory.com/

延伸閱讀：神十八平安歸來　3位太空人第一餐都點了這食物.....