陽光取代了窯火，月壤作為原始建材，智能機器人充當建筑工人……這些正是我國航天領域最前沿的探索方向之一：月球原位自主智造。
12月19日，由深空探測實驗室承辦的以“地外資源開發利用技術前沿與發展戰略——太空采礦與深空制造”為主題的中國工程院工程科技學術研討會在安徽省亳州市舉行，多位院士專家詳解了“月宮”建造“黑科技”。
隨著嫦娥六號完成月背采樣返回，中國探月工程“繞、落、回”三步走戰略圓滿收官。如何利用月球本身資源建設可持續的科研站，成為下一階段的關鍵課題。
在位于安徽省合肥市的深空探測實驗室，一項被稱為“月壤原位3D打印系統”的原理驗證實驗，展示的便是月球原位自主智造的地外建造思路。
科研人員用拋物面鏡將太陽光聚焦數千倍，產生超過1300攝氏度的高溫，再通過一根柔性的光纖遠距離傳輸聚光太陽能，就像一支精準的“光筆”，結合3D打印技術，將月壤材料打印出結構堅實的磚體或任意形狀的構件。
“未來月球科研站的建設，核心是‘月球原位取材、集群協同智造、自主智能作業’。”中國工程院院士、哈爾濱工業大學黨委書記陳杰說，其目標是轉化利用月球的“土”并建成月球的“家”，最大限度降低對地球補給的長距離依賴，實現地外基地的智能建造、自主運維和可持續拓展。
除了將月壤高溫熔融打印成結構件，我國科學家還探索了將月壤制成高性能纖維的新方法。
東華大學科研團隊依據嫦娥五號取回的真實月壤，在實驗室通過高溫熔融和真空牽引技術，成功制備出直徑僅10至20微米的超細月壤連續纖維。中國科學院院士、東華大學教授朱美芳說，團隊已成功研發適應月球高真空、低重力環境的自動成纖裝備，為未來月面原位制造復合材料開辟了新可能。
“無論是打印成磚，還是拉制成纖，目的都是將月球上最豐富的表層物質——月壤，轉化為可用的工程材料。”深空探測實驗室總工程師史平彥表示，多條技術路線并行探索，是為了應對月球極端環境的嚴苛挑戰，找到最優解決方案。
月球表面呈現為一個集極端溫差、高真空、強輻射以及帶電月塵于一體的復雜環境，任何制造設備首先要解決長期可靠運行的難題。并且，未來月球基地的建造不可能由單一設備完成，需要異構機器人集群的協同作業。
設想未來的月面建造現場：勘察機器人進行測繪；運輸機器人搬運月壤；大型3D打印機器人堆砌主體結構；靈巧裝配機器人執行高精度裝配作業……
“實現這一愿景的關鍵，是賦予月球無人裝備集群‘群體智能’。”陳杰認為，這需要攻克月面遠距離可靠通信、高精度協同定位、異構無人集群智能規劃與自主控制等一系列核心技術，讓不同的無人裝備都能像一個有機整體般自主、智能、高效地協同作業。
目前，我國科學家正為未來月球家園勾勒出多幅藍圖。哈爾濱工業大學提出“三葉草”與“中國星”方案；華中科技大學構思“月壺尊”方案；重慶大學則研究利用月球天然熔巖管洞穴建造基地的可行性……
根據國家航天局相關規劃，我國計劃在2030年前實現中國人首次登陸月球，并在2035年前建成國際月球科研站的基本型。
（據新華社合肥12月19日電 記者吳慧珺）
