神舟二十一號飛船近日順利返回地球，除搭載航天員外，還帶回了一項備受矚目的科研成果——由華中科技大學(xué)丁烈云院士團隊研制的“月壤磚”首批樣品。這些“磚塊”在空間站經(jīng)歷了一年的艙外暴露實驗，狀態(tài)良好，引發(fā)了全球航天與建筑領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。

“月壤磚”的太空之旅始于2024年11月15日，當(dāng)時74塊模擬月壤燒結(jié)而成的樣品隨天舟八號貨運飛船進入中國空間站，開啟了為期一年、兩年、三年的分階段實驗。此次返回的樣品編號為“R5”，屬于首批完成一年實驗的批次，其余樣品將繼續(xù)在空間站接受更長時間的極端環(huán)境考驗，為后續(xù)研究積累數(shù)據(jù)。

這款“月壤磚”并非直接使用月壤制成，而是團隊通過分析嫦娥工程帶回的真實月壤成分，精準(zhǔn)配制模擬月壤，再采用熱壓成型工藝燒結(jié)而成。其設(shè)計初衷是應(yīng)對月球極端環(huán)境——月球表面晝夜溫差極大，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開裂、強度衰減，而“月壤磚”的核心使命是驗證人類能否利用月球資源建造穩(wěn)定耐用的基地設(shè)施。

從交接現(xiàn)場反饋的信息來看，返回的“月壤磚”外觀與結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯損傷。在空間站400公里軌道環(huán)境中，樣品承受了強輻射、極端溫差循環(huán)和微隕石撞擊風(fēng)險。其能保持結(jié)構(gòu)完整，證明燒結(jié)工藝與材料配比已具備抵御太空惡劣環(huán)境的基礎(chǔ)能力。團隊成員周誠教授表示，研制時優(yōu)化了模擬月壤的礦物成分比例，提升了磚塊的熱穩(wěn)定性，此次實驗結(jié)果說明材料性能達到了設(shè)計目標(biāo)。

盡管外觀無明顯變化，但“月壤磚”的核心性能變化需通過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，重點分析力學(xué)性能、熱學(xué)性能和抗輻射性能。例如，通過抗壓強度測試對比實驗前后的承載能力變化；利用差示掃描量熱儀分析極端溫差下的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容變化；檢測磚塊內(nèi)部礦物晶體結(jié)構(gòu)變化，判斷宇宙輻射是否導(dǎo)致材料“老化”。這些數(shù)據(jù)將用于推演“月壤磚”在月面環(huán)境下的長效服役行為，為月球基地設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。

此次返回的“月壤磚”還采用了中國傳統(tǒng)建筑中的榫卯結(jié)構(gòu)設(shè)計，無需粘合劑即可實現(xiàn)緊密拼接。這種結(jié)構(gòu)在無重力、溫差劇烈的環(huán)境中，能有效緩沖熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)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，榫卯接口仍能精準(zhǔn)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，無需復(fù)雜現(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(guān)鍵技術(shù)鏈路。從資源利用角度看，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(shè)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(jié)設(shè)備，計劃通過嫦娥八號任務(wù)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(wù)積累了經(jīng)驗。剩余“月壤磚”將繼續(xù)接受兩年、三年的太空暴露，未來可通過可重復(fù)使用的航天運輸工具返回地球，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)將為嫦娥七號、八號任務(wù)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。

我國主導(dǎo)的月球國際科研站已吸引多個國家參與，“月壤磚”技術(shù)作為月面建造的核心技術(shù)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性能優(yōu)化、設(shè)備研發(fā)，推動全球航天界形成“月球基建”的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。從神舟二十一號帶回的這塊“月壤磚”上，我們看到的不僅是一塊耐高溫、抗輻射的建筑材料，更是人類邁向月球定居的重要一步。