随着重返月球计划的推进,建立可持续的月球基地从愿景走向现实。从地球运送建筑材料成本极高(每公斤数万美元),因此,利用月壤原位进行建造成为唯一经济可行的方案。这催生了“月球岩土工程”这一全新分支,其规划核心是:如何将月壤这种具有特殊性质的“外星土”,转化为可靠的结构材料与辐射防护体。
规划面临三大核心任务:① 月壤工程特性数据库的建立:规划需基于嫦娥工程等获取的月壤样品数据及遥感信息,系统研究月壤在月球真空、微重力、极端温差环境下的粒度、形状、密度、抗剪强度、导热性能等,为工程设计提供参数。② 原位建造技术路径的规划与比选:主要技术路径包括:a) 烧结/熔融建造:利用聚焦太阳能或激光,将月壤烧结成具有陶瓷强度的砖块或直接“打印”成整体结构。b) 粘结剂建造:研究利用月球原位资源(如硫)或宇航员产生的废料作为粘结剂,与月壤混合成型。规划需比较不同技术的能耗、设备复杂度、建造速度与结构性能。③ 辐射防护与热稳定的地下/半地下空间规划:利用数米厚的月壤覆盖层是经济有效的辐射防护方式。规划需优化地下洞室的埋深、拱形结构设计,并评估月壤在长期太阳辐射和宇宙射线轰击下的“太空风化”效应对其工程性能的可能影响。月球岩土工程规划,是人类将地球工程智慧拓展至地外极端环境的开创性实践,每一步都充满挑战与创新。