月球土壤:简称月壤,是指覆盖在月球表面基岩以上的松散颗粒堆积物质,是经陨石撞击、宇宙射线轰击、剧烈温度变化而破碎后的产物 ,组成月壤的矿物粉末基本是由陨石撞击破碎形成。
月球土壤与地球土壤的形成过程不同,月壤是在陨石和微陨石的频繁撞击、撞击溅射物堆积、宇宙射线和太阳风的轰击,以及剧烈的温差促使月表岩石热胀冷缩破碎等机械作用下最终形成。
月壤的早期研究基本上确定了月壤是三类主要物质的混合物,即高地岩石和角砾岩、克里普岩(KREEP)以及月海玄武岩和火山玻璃。月壤的化学成分、岩石类型和矿物组成复杂,每一个月壤样品都由多种岩石和矿物组成。
土壤中富含氦-3,氦-3因为在聚变过程中不产生中子,放射性小,被视为一种高效、清洁、安全、廉价的可控核聚变发电燃料。 月壤不含任何有机养分,而且非常干燥,无法种植物 ;但月壤对研究太阳系空间物质和能量有帮助,可以让人类更好地了解月球的历史与地月系的演化过程;此外,人类对月壤的认识和研究是月球探测,以及未来建立月球基地、利用月球等不可或缺的基础。
根据各国公布的结果,截至2024年9月,美国阿波罗采300多公斤月球样品,苏联采回了三次月球样品。中国嫦娥五号带回1731克月球样品,成为第三个能够成功在月球表面采集土壤和岩石样品并带回地球的国家。2024年6月,嫦娥六号首次在月球背面取样月球土壤 。2024年9月6日,研究表明,在1.2亿年前,月球仍存在火山活动。
我国嫦娥系列获取的月壤分配自从我国的嫦娥登月之后,就开始收集月球上各个地方月球表面的土壤。带回来之后,一部分留存,一部分分配给了包含高校在内的各大科研单位,也有一部分赠与给了其他国家。最新一批月壤,部分高校的分配情况如下:
南京大学获得了3165毫克的月壤,位列第一。 南京大学地球科学与工程学院获得了超过2500毫克的月壤,这一数量在所有高校中是最多的。南京大学的研究团队在与中国空间技术研究院、香港中文大学(深圳)等机构的合作中,发现了月壤样本中的一些成分可作为催化剂,具有潜在的应用价值。
哈尔滨工业大学获得了1330毫克月壤,成为获得样品最多的高校之一。 哈尔滨工业大学在航空航天领域有着深厚的积累和突出的贡献,学校的科研团队参与了嫦娥六号多项关键技术的研发,这使得其获得了大量的月壤样本。
北京大学和清华大学分别获得了300毫克和200毫克的月壤。 这两所顶尖学府在分配中也获得了一定的份额。清华和北大的科研团队在多个领域都有着突出的研究成果,这次分配也体现了国家对航天科技发展的战略考量,通过将珍贵的月球样品优先分配给有突出贡献的单位,可以最大化样品的研究价值,推动相关技术的持续创新和突破12。
香港理工大学和澳门科技大学分别获得了435毫克和200毫克的月壤。 这两所高校在月壤分配中也获得了一定的份额,体现了国家对港澳地区高等教育机构的支持
各大高校拿到月壤后用来作什么?我国很多高校都拿到了月壤,那么,这些高校都拿来做啥呢?很多高校都拿来研究其主要构成成分,看看能否找到对我们有用的相关信息,比如月壤里面富含氦-3,因为其在聚变过程中不产生中子,放射性小,被视为一种高效、清洁、安全、廉价的可控核聚变发电燃料。
相较而言,华中科技大学是最为独特的,他们通过分析月壤的主要成分之后,按照主要成分的构成,模拟制造相应的月壤,然后用月壤造砖。听其实是不是很好笑,高校不去做高大上的研究,而是去造砖,是不是有点本末倒置了?
其实不然,人类想要登月,并且长期在月球上进行相关科学研究,建造一个在月球上适合科研和居住的场所是必不可少的,这也是最长远的打算,在地球上通过月壤来研究月球,是不可能将月球上的东西研究透的,更不可能让人们全面认识和改造月球。
只有通过在月球上建立相关的科研设施,打造相应的居住环境,这才是高瞻远瞩的行为,而造砖,则是实现这个梦想的第一步。也正因为如此,华中科技大学的“造砖”行动才多次登上要视新闻。
2024年10月19日,央视新闻发表文章《为什么设计成榫卯结构?一文揭秘即将飞向太空的“月壤砖”》特别报到了华中科技大学数字建造技术创新中心的造砖实录。部分内容如下:
“能在月球盖房子的“月壤砖”和我们地球的砖一样吗?为了找到“月壤砖”中的秘密,记者来到了它的研制地——华中科技大学国家数字建造技术创新中心。
国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授 周诚:我手上拿的这两块砖叫做模拟“月壤砖”,它的成分是我们通过模仿真实月壤的成分,然后去烧结形成的模拟“月壤砖”。
日常生活中的建筑用砖一般有红砖、青砖以及混凝土砖,这些“月壤砖”拿起来密度与普通砖块相当,但它的抗压强度却是普通红砖、混凝土砖的三倍以上,相当于1平方厘米的面积上能承受1吨多的重量。
国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授 周诚:模拟“月壤砖”的强度比我们地球上用的红砖、青砖等要高很多,我们看到的这两块砖呈现的是榫卯结构,有利于在未来的月球基地的建造过程中,我们采用这样的结构形式进行拼装建造。”
华中科技大学在探月工程上所做的努力除了模拟月壤造砖之外,其实华中科技大学之前就已经根据月球的特性设计了相关的建筑——月壶尊,就是下图这种外表像蛋壳的建筑,据华中科技大学土木与水利工程学院党委书记李斌介绍:这是模拟月球的一个环境,这个是我们模拟的月壶尊,在上面建立一个科研站,那么航天员就可以在里面居住工作,或者是开展一些科研活动。
结语据埃菲社2024年10月21日报道相关报道,华中科技大学科研人员制造的这些样品砖将很快由天舟八号货运飞船运往中国空间站,在那里接受极端条件下的热学和力学性能测试,以评估它们在宇宙辐射、月球震动和温度骤变下的性能。
在完成太空测试后,第一块“月壤砖”预计将于2025年底返回地球,进行进一步分析,以验证其结构性能,并确定其在未来月球建设任务中被使用的可行性。在其长期太空计划的框架下,中国计划在2035年前建立国际月球科研站基本型。
这个亚洲巨人将通过嫦娥八号任务开展月球资源就位利用的技术验证,作为在月球上发展可持续基础设施战略的一部分。