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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(fā)利用技術前沿與發(fā)展戰(zhàn)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(zhàn)略圓滿收官。如何利用月球本身資源建設可持續(xù)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(tǒng)”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。

深空探測實驗室科研人員正在開展“月壤原位3D打印系統(tǒng)”的原理驗證實驗。（受訪者供圖）

科研人員用拋物面鏡將太陽光聚焦數(shù)千倍，產(chǎn)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(xié)同智造、自主智能作業(yè)’?！敝袊こ淘涸菏?、哈爾濱工業(yè)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(xiàn)地外基地的智能建造、自主運維和可持續(xù)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(jù)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(xù)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(fā)適應月球高真空、低重力環(huán)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?！鄙羁仗綔y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(huán)境的嚴苛挑戰(zhàn)，找到最優(yōu)解決方案。

月球表面呈現(xiàn)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(huán)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(xié)同作業(yè)。

設想未來的月面建造現(xiàn)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(zhí)行高精度裝配作業(yè)……

“實現(xiàn)這一愿景的關鍵，是賦予月球無人裝備集群‘群體智能’?！标惤苷J為，這需要攻克月面遠距離可靠通信、高精度協(xié)同定位、異構無人集群智能規(guī)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(xié)同作業(yè)。

月球已成為全球科技競爭與合作的新疆域。我國秉持開放合作態(tài)度，深空探測實驗室已與60余個國際科研機構建立合作。我國首個深空探測領域的國際科技組織國際深空探測學會已落戶合肥。

“從月壤中制備氧氣、金屬乃至水，是人類共同的目標?！敝袊こ淘涸菏?、中國探月工程總設計師吳偉仁表示，共享知識、協(xié)同攻關是應對地外生存挑戰(zhàn)的理性選擇。

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(yè)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(jù)國家航天局相關規(guī)劃，我國將在2030年前實現(xiàn)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。

由深空探測實驗室通過“月壤原位3D打印系統(tǒng)”打印成型的月壤磚。（受訪者供圖）

聚光“生長”而成的月壤磚，象征著我國深空探測從“帶回深空樣品”到“利用深空資源”的深刻轉變。當智能機器人集群在月面協(xié)同起舞，人類在月球上長期停留與發(fā)展的夢想，正一步步從概念走向現(xiàn)實。