在过去的几年,我们已经在地球上造了太多的房子,显然这足以证明我们很擅长此盖东西。但如果地点选择月球呢?我们又该如何打造避难所?

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随着我们的月球任务,从探索过渡到长期驻留,使得我们离建造月球基地越来越近!正如目前为止,美国国家航空航天局和我们中国航天部门,都在急切的组建各自的月球探索联盟。

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并且现在已经有近40个国家,加入了美国国家航空航天局的联盟——阿尔忒弥斯协议。

中国也正与俄罗斯合作,并吸收了越来越多伙伴。例如前几日就宣布了三个新成员:尼加拉瓜、亚太空间合作组织以及阿拉伯天文学与空间科学联盟。

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因此这么看来,拥有成熟的月球基地建造技术,早就已经成为迫在眉睫的目标了。同时考虑到地月间的货物运载能力十分有限,因此我们将不得不使用月球当地的材料。

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而据当年阿波罗宇任务的航员所说,月球表面覆盖着一种细腻的粉状物质,其质地就类似于滑石粉,同时这种物质也被我们称为月壤。

其被认为是由流星体,持续轰击了数百万年形成的。即撞击轰在了月球表面的岩石上,并经由强烈的冲击将它们粉碎成了细小的颗粒。

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此外更重要的是,该层自地表以下的深度从5米到10米不等,主要由二氧化硅、氧化铁、氧化铝和少数其他矿物组成。而且尘埃的细微特性,还使宇航员和机器很难在其表面上操作,因为它们尖锐的轮廓还是有点危险的。

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然而即便如此,研究人员目前为止还是已经开发了20种不同的方法,来利用这种材料制造建筑材料。

同时在这些方法中,就包括凝固、烧结/熔化、粘结凝固和限制形成。只不过问题在所有的这些方法中,每个都有自己独特的需求和特点,所以究竟哪一个才是最好的呢?

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其实说来也巧,就在不久前,清华大学的研究人员,对此已经找到了明确的答案!因为他们对风化层固化和形成技术进行了全面回顾、精确分类以及定量评估,所以终于找到了未来需要应对的关键挑战和发展方向。

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研究显示,根据颗粒间结合和内聚的技术机制,浮土固化和形成技术其实可以分为四类。分别是反应固化(RS)、烧结/熔化(SM)、粘结固化(BS)和限制形成(CF)。

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上图:四类方法

其中浮土固化是一个类似于混凝土及其与水反应的过程。该过程将产生一种固体材料,其中浮土会占整个混合物的60%至95%。

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而所谓烧结/熔化,就是通过高温烧结或熔化浮土,来制造出完全由风化层组成的固体材料。只不过问题是这个过程需要超过1000度的温度,显然这本身就会给月球表面的施工作业活动,带来各种挑战和安全问题。

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此外,粘结固化则是使用其他颗粒将风化层粘结在一起。与反应固化类似,最终产品中也会有65%至95%的浮土。

然而它需要的温度却比烧结/熔化更低。这使其成了一个更安全的选择,并且比固化需要的时间还更少。

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不过最有趣的还是被称为限制形成的方法,它使用织物来限制和约束风化层,最终成品就好似一个沙袋。只不过它是沙袋的一种高级形式。

即在沙袋中,粒子不像在其他过程中那样相互连接,而是仍然被限制,并且其最终产品有99%由浮土组成。只是虽然这是一个更快,需要温度更低的方法,但却可能不如其他方法坚固。

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总而言之,寻找最佳的建造方法,需要考虑成本、性能、安全、能耗和资源需求等各种问题。

所以单一的方法可能并不适合所有的施工需求。因此对于未来而言,可能需要我们熟练掌握所有的建造技术。以此才能满足月球上的驻留任务。