神舟二十一號飛船返回地球時，不僅帶回了神舟二十號的航天員，還攜帶了一批特殊的科研物品——由華中科技大學丁烈云院士團隊研制的“月壤磚”首批樣品。這些“月壤磚”在空間站艙外經(jīng)歷了為期一年的暴露實驗后，狀態(tài)良好，引發(fā)了全球航天與建筑領域的廣泛關注。

“月壤磚”的太空之旅始于2024年11月15日，當時74塊模擬月壤燒結而成的“月壤磚”隨天舟八號貨運飛船進入中國空間站，開啟了分階段艙外暴露實驗，實驗周期分別為1年、2年和3年。此次隨神舟二十一號返回的是編號“R5”的樣品單元，屬于首批完成1年實驗的批次，其余樣品將繼續(xù)留在空間站，接受更長時間的極端環(huán)境考驗，為后續(xù)研究積累更全面的數(shù)據(jù)。

這款“月壤磚”并非直接使用月壤制成，而是通過分析嫦娥工程帶回的真實月壤成分，精準配制模擬月壤，再采用熱壓成型工藝燒結而成。其設計初衷是為了應對月球極端環(huán)境——月球表面晝夜溫差可達-190℃至180℃，且長期暴露在宇宙強輻射和微隕石撞擊的真空環(huán)境中。普通地球建筑材料在這種條件下會迅速出現(xiàn)開裂、強度衰減等問題，而“月壤磚”的核心使命是驗證人類能否利用月球表面最易獲取的資源，建造出穩(wěn)定耐用的月球基地設施。

從交接現(xiàn)場披露的信息來看，返回的“月壤磚”在外觀與結構上保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)肉眼可見的開裂、變形或表面剝落。這一結果超出預期，因為在空間站400公里軌道環(huán)境中，樣品需承受與月球相似的強輻射、極端溫差循環(huán)以及微隕石撞擊風險。團隊成員周誠教授解釋，研制時特別優(yōu)化了模擬月壤的礦物成分比例，通過調(diào)整鈣長石、輝石等月球常見礦物的含量，提升了磚塊的熱穩(wěn)定性。此次無明顯損傷，說明材料的熱膨脹系數(shù)與抗沖擊性能達到了設計目標。

盡管外觀無明顯變化，但“月壤磚”的核心性能變化需通過后續(xù)實驗室精密檢測確認。研究團隊已制定詳細的“天地對比研究”方案，重點圍繞力學性能、熱學性能和抗輻射性能三大維度展開分析。力學性能方面，通過抗壓強度測試，對比實驗前后“月壤磚”的承載能力變化。此前數(shù)據(jù)顯示，其地面抗壓強度是普通紅磚、混凝土磚的3倍以上，1平方厘米可承受10余噸重量。若太空暴露后強度衰減率低于5%，則證明其能滿足月球基地墻體、地基等核心結構的力學需求。熱學性能方面，利用差示掃描量熱儀，分析“月壤磚”在極端溫差下的導熱系數(shù)、比熱容變化。若其仍能保持低導熱性，未來可減少月球基地的溫控系統(tǒng)能耗，降低建設成本。抗輻射性能方面，通過檢測磚塊內(nèi)部礦物晶體結構變化，判斷宇宙輻射是否導致材料出現(xiàn)“輻射老化”。若“月壤磚”晶體結構穩(wěn)定，則能為航天員提供安全的輻射屏蔽屏障。

此次返回的“月壤磚”還采用了中國傳統(tǒng)建筑中的榫卯結構設計，無需額外粘合劑即可實現(xiàn)緊密拼接。從太空實驗的角度來看，這種結構在無重力、溫差劇烈的環(huán)境中，能有效緩沖材料熱脹冷縮產(chǎn)生的應力，避免拼接處出現(xiàn)縫隙。交接現(xiàn)場模擬拼裝測試顯示，經(jīng)歷一年太空環(huán)境后，“月壤磚”的榫卯接口仍能保持精準咬合，拼接誤差控制在0.1毫米以內(nèi)。這意味著未來在月球上，機器人可直接利用這種磚塊快速搭建基地模塊，無需航天員進行復雜的現(xiàn)場調(diào)整。

“月壤磚”的順利返回，不僅驗證了材料性能，更打通了“月球基建”的關鍵技術鏈路。從資源利用角度來看，若未來能在月球就地取材制作“月壤磚”，將大幅降低航天運輸成本。據(jù)測算，從地球向月球運送1公斤物資成本約20萬美元，而利用月球本土月壤制作建筑材料，可將基地建設成本降低90%以上。目前團隊已研發(fā)出基于太陽能的月壤燒結設備，利用聚光反射鏡聚焦1500℃以上高溫，可直接熔融月壤粉末，未來計劃通過嫦娥八號任務，在月球表面開展實地制磚試驗。

此次實驗也為后續(xù)航天任務積累了經(jīng)驗。剩余“月壤磚”將繼續(xù)接受2年、3年的太空暴露，未來可通過可重復使用的昊龍航天飛機、輕舟貨運飛船等新型運輸工具返回地球，形成“實驗-返回-優(yōu)化”的閉環(huán)。同時，“月壤磚”的研究數(shù)據(jù)也將為嫦娥七號、八號任務提供支撐。嫦娥八號計劃在2028年前后發(fā)射，搭載作業(yè)機器人在月球表面開展“月壤磚”拼接試驗，打造人類首個月球原位建造的小型試驗基地。

目前我國主導的月球國際科研站已吸引多個國家參與，“月壤磚”技術作為月面建造的核心技術之一，未來可能成為國際合作的重要載體。不同國家可共同參與“月壤磚”的性能優(yōu)化、設備研發(fā)，推動全球航天界形成“月球基建”的統(tǒng)一技術標準。