4亿！NASA投巨资开展月球基地3D打印技术研究，中国团队已实现重要突破

在此目标的驱使下，NASA可谓挥金如土，发起了多项月球基地建造创意大赛，有团队因此获得了50万美金奖励，竞赛第二阶段还将提供450万美元。NASA还与从事建筑3D打印的公司开展合作。2020年，专门从事该领域研究的ICON公司就获得了1400万美元的资金，开发可以在月球上建造基地的技术。

3D打印技术参考注意到，ICON于2022年11月宣布赢得NASA价值5720万美元的小型企业创新研究第三阶段合同，用于研究和开发月球表面增材制造系统。

该公司在美国建筑3D打印领域颇有建树，它不仅与美国军事部门合作建造了该国最大的3D打印营房，还在得克萨斯州建造了一个拥有100栋3D打印房屋的社区，而且它甚至还与NASA合作设计并建造了一个采用月球模拟材料制造的可重复使用的3D打印着陆台。而参与NASA Artemis计划无疑是其最重要的成绩。

ICON月球基地设想

为了支持该项目，ICON计划通过月球重力模拟飞行将其先进的硬件和软件带入太空。这家建筑公司还打算使用从阿波罗任务带回的月球风化层样本和各种风化层模拟材料，确定它们在模拟月球重力下的机械行为。这些发现将为未来月球建设方案提供信息，包括着陆台、防爆盾和道路等关键基础设施建设。

ICON月球基地设想

这项即将推出的技术将有助于建立可持续月球经济所必需的关键基础设施，包括最终实现长期月球居住。这份合同的最终交付成果将是人类在另一个星球上的首次建设。这份合同将持续到2028年，解决月球表面的建造问题。

NASA已经发出信号，通过Artemis计划，月球将成为第一个可持续地表探索的地外站点，因此，在月球上建立可持续存在需要的不仅仅是火箭。本月，中国探月工程总设计师吴伟仁院士透露，我国探月工程四期任务即将实施，嫦娥七号、嫦娥八号将在月球上构建月球科研站的基本型，以后逐步扩展成国际月球科研站。

王华明院士于今年7月接受CCTV4鲁健访谈时也提到了此前参与的月球基地3D打印建造的项目可行性论证。月壤的主要成分为硅酸盐、氧化物等，通过对其进行过筛、烧结，打印出建筑结构。

ICON所采用的技术，也是利用高能能量将月球风化层（月球尘埃）加工成超强建筑材料，然后用其进行建筑3D打印。

2021年，我国科技部将“轻量化可重构月面建造方法研究”列入重点研发计划，成为“工程科学与综合交叉”的重点专项。3D打印技术参考注意到，该项目的首席科学家单位华中科技大学在采用3D打印技术模拟建造月球基地方面已经取得了重要进展。

根据介绍，华科团队所采用的的技术与王华明院士以及ICON所采用的技术思路有很大的相似之处，均是将月壤烧结成砖，然后再用机器人堆砌。他们将中国传统制砖砌筑的建造方式与3D打印建造方式相结合，采用整体预制拼装、局部打印连接的方式，设计建造月面基地。目前，该团队已制备出国内首个模拟月壤真空烧结打印的样品，实现了“从0到1”的重大突破（点击）。

“月壶尊”内部构造示意图(来自国家数字建造技术创新中心)

大型建筑3D打印是一种可实现的形式，当前已经验证成功可以利用月球模拟材料以及自动化的系统建造建筑结构。从地球携带建筑材料建造基地的思路从一开始就没有被认可。因此，从月球采集月壤进行相关研究极为重要。就目前而言，采用3D打印建造月球基地似乎是现实的选择。