國(guó)際月球科研站概念圖。 　　深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室供圖

深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室展廳內(nèi)的中國(guó)首次火星探測(cè)火星全球影像圖。 　　本報(bào)記者 康 樸攝

研究人員在月壤3D打印系統(tǒng)前進(jìn)行科研工作。 　　深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室供圖

　　在月球蓋房子，要從地球運(yùn)建材嗎？

　　長(zhǎng)期留駐月球，飲用水也要地球“發(fā)貨”、飛船“快遞”嗎？

　　“有望在月球上就地取材！”走進(jìn)位于安徽合肥的深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室，記者從科研人員口中聽到令人振奮的消息。

　　2022年，國(guó)家航天局、安徽省、中科大三方共建深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室。3年多來(lái)，從無(wú)到有、從“0”到“1”，深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)出一批未來(lái)感十足的科技成果，鐫刻下一個(gè)又一個(gè)探索無(wú)垠星空的時(shí)代坐標(biāo)。

　　日前，記者來(lái)到深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室探訪。

　　

　　建房飲水月球上就地取材

　　科研人員的底氣，來(lái)自兩項(xiàng)創(chuàng)新成果。

　　先看蓋房子。

　　“這是我們3D打印的模擬月壤磚?！鄙羁仗綔y(cè)實(shí)驗(yàn)室未來(lái)院高級(jí)工程師、“月壤3D打印系統(tǒng)”技術(shù)負(fù)責(zé)人楊洪倫指著一塊黑色方磚說(shuō)，“用‘月壤打磚機(jī)’實(shí)現(xiàn)‘月球自建房’，我們已經(jīng)有了一定的技術(shù)儲(chǔ)備。”

　　此前，記者見識(shí)過各式各樣的3D打印，小到工業(yè)構(gòu)件，大到各類建筑物，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。沒想到，在月球上也將看到這項(xiàng)技術(shù)。

　　楊洪倫帶記者來(lái)到“月壤3D打印系統(tǒng)”前說(shuō)：“給你看看‘家底’！”楊洪倫介紹，這套3D打印系統(tǒng)可以利用聚光太陽(yáng)能，將月壤高溫熔融制成月壤磚。它有兩大特性，一是采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(shí)現(xiàn)用月球的土建月球房；二是可以自定義打印頭移動(dòng)路徑，從而打印出任意形狀的月壤構(gòu)件，滿足建造需求。

　　月球氣候環(huán)境惡劣，給科研人員帶來(lái)重重困難。“研制初期我們面臨的核心挑戰(zhàn)是如何在月球極端環(huán)境制約下，實(shí)現(xiàn)可靠的太陽(yáng)能聚光與月壤成型?！睏詈閭惐硎?，為讓設(shè)備能適應(yīng)月球復(fù)雜的天體氣候，深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)對(duì)比了多種技術(shù)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(jié)，高溫熔融、黏結(jié)固化等。通過一系列驗(yàn)證試驗(yàn)，科研團(tuán)隊(duì)最終選用“反射聚光—光纖束傳能—粉末床熔覆成型”的技術(shù)路線，攻克了能量捕獲傳輸?shù)酱蛴〕尚偷娜湕l難題。

　　“‘月壤3D打印系統(tǒng)’原理樣機(jī)成功研制，不僅驗(yàn)證了月面能源捕獲、月壤物質(zhì)提取轉(zhuǎn)化等一系列關(guān)鍵技術(shù)，也為后續(xù)開展深空資源開發(fā)利用、月面能源系統(tǒng)建設(shè)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)?！睏詈閭愓f(shuō)。

　　再看飲水。長(zhǎng)期留駐月球，飲用水供應(yīng)如何解決？

　　月球上也將安排“自來(lái)水”，無(wú)需地球“發(fā)貨”。“深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)開發(fā)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)群針式月壤水冰熱提取系統(tǒng)原理樣機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)從月壤里原位提取水冰?！鄙羁仗綔y(cè)實(shí)驗(yàn)室未來(lái)技術(shù)研究院副研究員、“月壤水冰提取系統(tǒng)”技術(shù)負(fù)責(zé)人祖琳介紹。

　　研究表明，月球極區(qū)可能蘊(yùn)藏著大量的水冰資源。這些水冰資源不僅可以為未來(lái)國(guó)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(cè)任務(wù)的能源需求，從而降低從地球運(yùn)輸物資的成本和風(fēng)險(xiǎn)。

　　“我們采用了群針原位鉆進(jìn)加熱的技術(shù)方案，由多根螺旋鉆針協(xié)同作業(yè)，鉆進(jìn)堅(jiān)硬的含冰月壤后原位加熱，使周圍的固態(tài)冰受熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣，這些水汽經(jīng)由系統(tǒng)特制的導(dǎo)流通道輸送至冷凝器，在低溫作用下重新凝華為固態(tài)冰，從而完成收集過程。該系統(tǒng)克服了含冰月壤硬度高難開挖，以及真空低溫環(huán)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(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?！弊媪照f(shuō)。

　　支撐人類向更深遠(yuǎn)太空邁進(jìn)

　　在深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室展廳中央，一大一小兩枚衛(wèi)星模型上下排布。

　　“這是實(shí)驗(yàn)室牽頭研制的天都一號(hào)、二號(hào)衛(wèi)星?！鄙羁仗綔y(cè)實(shí)驗(yàn)室總體技術(shù)研究院工程師龔明宇說(shuō)，“天都雙星”在去年3月成功發(fā)射，衛(wèi)星進(jìn)入月球軌道后兩星分離，完成了多項(xiàng)任務(wù)，其中就包括高可靠傳輸與路由新技術(shù)驗(yàn)證，為未來(lái)構(gòu)建月球及深空互聯(lián)網(wǎng)等功能探路，支撐月球科研站建設(shè)。

　　“如果未來(lái)有一天，可以在月球上自由地上網(wǎng)，‘天都雙星’將會(huì)樹起一座豐碑，這是我們邁向地月空間建設(shè)通導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的第一步，衛(wèi)星雖小，但意義重大?！饼徝饔钫f(shuō)。

　　月球3D打印房、月球“自來(lái)水”、月球網(wǎng)絡(luò)……諸多原創(chuàng)成果都與月球有關(guān)。深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室為何首先把目光瞄向這里？

　　“深空探測(cè)是對(duì)地球以外天體開展的空間探測(cè)活動(dòng)，而月球是深空探測(cè)的起點(diǎn)?！鄙羁仗綔y(cè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)研究院戰(zhàn)略室主任任筱強(qiáng)表示，從太陽(yáng)系的空間尺度來(lái)看，月球與地球38萬(wàn)公里的距離非?！敖?，但月球的各項(xiàng)條件并不適合人類生存，也較難改造，但它可以成為人類在太空中的“中轉(zhuǎn)站”，經(jīng)過月球，人類可以向更深遠(yuǎn)的太空繼續(xù)邁進(jìn)。

　　深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室的目光，已經(jīng)投向太空更深處。比如火星取樣返回（天問三號(hào)）任務(wù)，實(shí)驗(yàn)室就有參與。

　　天問三號(hào)行星保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人于秉坤向記者介紹了有關(guān)情況，一是牽頭天問三號(hào)行星保護(hù)系統(tǒng)研制工作?；鹦遣蓸臃祷匦枰乐沟厍蚝突鹦求w受到有害生物污染，同時(shí)保護(hù)火星樣品的原始性，主要圍繞如何“保護(hù)火星”“保護(hù)地球”“保護(hù)樣品”開展深入論證和研究，做好各項(xiàng)保護(hù)工作；二是天問三號(hào)著陸點(diǎn)遴選關(guān)鍵技術(shù)和深化論證研究。在行星探測(cè)首席科學(xué)家侯增謙院士帶領(lǐng)下，圍繞天問三號(hào)第一科學(xué)目標(biāo)探尋火星上潛在的生命痕跡，聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)和科學(xué)家，初步篩選出分布在克律塞平原和烏托邦平原的19個(gè)候選著陸區(qū)域。下一階段，實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)一步建立科學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以遴選出高科學(xué)價(jià)值候選點(diǎn)，為天問三號(hào)任務(wù)工程總體決策提供支撐。

　　聚焦月球科研站建設(shè)、火星取樣返回、木星系探測(cè)，這是實(shí)驗(yàn)室深度參與國(guó)家深空探測(cè)“三步走”規(guī)劃。

　　“當(dāng)前，實(shí)驗(yàn)室主要開展月球探測(cè)、行星探測(cè)、小行星探測(cè)與防御等領(lǐng)域的重大工程立項(xiàng)論證和相關(guān)預(yù)研課題研究工作，聚焦深空技術(shù)、深空科學(xué)、深空資源和深空安全4大領(lǐng)域，提出深空總體技術(shù)、深空能源動(dòng)力、深空智能控制等12個(gè)技術(shù)方向，利用新型研發(fā)機(jī)構(gòu)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)深空探測(cè)領(lǐng)域科學(xué)、工程、技術(shù)融合發(fā)展。”任筱強(qiáng)說(shuō)。

　　加強(qiáng)國(guó)際合作共同探索宇宙奧秘

　　作為世界上最具有挑戰(zhàn)性和帶動(dòng)性的高技術(shù)之一，深空探測(cè)活動(dòng)在刷新人類對(duì)宇宙認(rèn)知、變革生產(chǎn)生活方式、拓展人類生存疆域和維護(hù)可持續(xù)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展等方面具有重大意義。

　　3年來(lái)，深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室的航天人以科技創(chuàng)新為錨，步履堅(jiān)實(shí)叩問著無(wú)垠深空，完成從機(jī)構(gòu)組建、平臺(tái)搭建到任務(wù)支撐、科研攻關(guān)的長(zhǎng)足發(fā)展，一項(xiàng)項(xiàng)創(chuàng)新成果記錄下航天人逐夢(mèng)星空的印記。

　　這里匯聚的深空探測(cè)科研團(tuán)隊(duì)正握指成拳。中國(guó)科學(xué)院院士趙政國(guó)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室圍繞月基環(huán)境下新物理粒子搜尋等前沿基礎(chǔ)科學(xué)問題開展技術(shù)攻關(guān)；中國(guó)工程院院士童小華團(tuán)隊(duì)開發(fā)的月面機(jī)器人將在國(guó)際月球科研站建設(shè)中發(fā)揮重要作用……

　　而現(xiàn)在，深空探測(cè)產(chǎn)業(yè)“樹木”正連成一片廣闊“森林”。深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室所在的安徽省，近兩年商業(yè)航天領(lǐng)域投資超百億元。在產(chǎn)業(yè)端，實(shí)驗(yàn)室已繪制出深空能源、深空互聯(lián)網(wǎng)、太空旅游等十大深空產(chǎn)業(yè)圖譜，吸引了航天聯(lián)志、昊盛集團(tuán)等商業(yè)項(xiàng)目落地合肥，研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用，空天產(chǎn)業(yè)鏈條加速孕育，描繪出壯闊的未來(lái)產(chǎn)業(yè)圖景。

　　值得注意的是，作為關(guān)乎人類前途命運(yùn)的前沿領(lǐng)域，航天探索不是獨(dú)奏，而是交響。隨著中國(guó)深空探測(cè)不斷邁向更深更遠(yuǎn)處，中國(guó)正與世界各國(guó)開展形式多樣的航天交流合作。目前，中國(guó)已分別向法國(guó)和俄羅斯各贈(zèng)送了1.5克科學(xué)用月球樣品，它們均來(lái)自2020年12月中國(guó)嫦娥五號(hào)任務(wù)從月球正面風(fēng)暴洋東北部天船基地獲取的鉆取樣品和表取樣品。迄今已有澳大利亞、俄羅斯、法國(guó)、英國(guó)及瑞典等國(guó)科學(xué)家參與了中國(guó)月球樣品的科學(xué)研究。

　　“近年來(lái)，國(guó)家航天局與17個(gè)國(guó)家簽署政府間合作協(xié)議，我們實(shí)驗(yàn)室也與60余個(gè)國(guó)際科研機(jī)構(gòu)簽署合作協(xié)議，還創(chuàng)辦了一年一度的深空探測(cè)（天都）國(guó)際會(huì)議，現(xiàn)已舉辦兩屆，很快迎來(lái)第三屆，在國(guó)際航天界產(chǎn)生重要影響。”深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室黨委書記、副主任胡朝斌表示，實(shí)驗(yàn)室開展深空探測(cè)領(lǐng)域國(guó)際合作不僅推動(dòng)了自身建設(shè)、技術(shù)提升和成果轉(zhuǎn)化，也助力國(guó)家航天局推動(dòng)國(guó)與國(guó)之間的合作互信，推動(dòng)國(guó)際深空探測(cè)事業(yè)平等互利、和平利用、包容發(fā)展，為人類探索宇宙奧秘。

　　離開實(shí)驗(yàn)室時(shí)，夜幕降臨，星漢燦爛，科學(xué)家仍在奮力書寫人類探測(cè)無(wú)垠星空的新篇章。

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