楊洪倫帶記者來到“月壤3D打印系統”前說:“給你看看‘家底’!”楊洪倫介紹,這套3D打印系統可以利用聚光太陽能,將月壤高溫熔融制成月壤磚。它有兩大特性,一是採用月壤作為唯一原材料,不需要從地球攜帶任何輔料,這樣可以做到真正的原位資源利用,實現用月球的土建月球房;二是可以自定義打印頭移動路徑,從而打印出任意形狀的月壤構件,滿足建造需求。
月球氣候環境惡劣,給科研人員帶來重重困難。“研製初期我們面臨的核心挑戰是如何在月球極端環境制約下,實現可靠的太陽能聚光與月壤成型。”楊洪倫表示,為讓設備能適應月球複雜的天體氣候,深空探測實驗室團隊系統對比了多種技術路線,比如聚光方面論證了菲涅爾透鏡、薄膜透鏡、反射式聚光器等,月壤成型方面論證了粉末燒結,高溫熔融、黏結固化等。通過一系列驗證試驗,科研團隊最終選用“反射聚光—光纖束傳能—粉末床熔覆成型”的技術路線,攻克了能量捕獲傳輸到打印成型的全鏈條難題。
“‘月壤3D打印系統’原理樣機成功研製,不僅驗證了月面能源捕獲、月壤物質提取轉化等一系列關鍵技術,也為後續開展深空資源開發利用、月面能源系統建設奠定了技術基礎。”楊洪倫說。
再看飲水。長期留駐月球,飲用水供應如何解決?
月球上也將安排“自來水”,無需地球“發貨”。“深空探測實驗室聯合哈爾濱工業大學開發了國內首台群針式月壤水冰熱提取系統原理樣機,可以實現從月壤裡原位提取水冰。”深空探測實驗室未來技術研究院副研究員、“月壤水冰提取系統”技術負責人祖琳介紹。
研究表明,月球極區可能蘊藏著大量的水冰資源。這些水冰資源不僅可以為未來國際月球科研站提供生保物資(如飲用水、氧氣),還可通過分解制備氫氧燃料,支撐深空探測任務的能源需求,從而降低從地球運輸物資的成本和風險。
“我們採用了群針原位鑽進加熱的技術方案,由多根螺旋鑽針協同作業,鑽進堅硬的含冰月壤後原位加熱,使周圍的固態冰受熱轉化為水蒸氣,這些水汽經由系統特製的導流通道輸送至冷凝器,在低溫作用下重新凝華為固態冰,從而完成收集過程。該系統克服了含冰月壤硬度高難開挖,以及真空低溫環境下稀薄水汽難以收集等難題,水冰提取效率高且能耗較低,主要技術指標達到國際先進水平。”祖琳說。
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