長(cháng)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實(shí)驗室，記者從科研人員口中聽(tīng)到令人振奮的消息。

2022年，國家航天局、安徽省、中科大三方共建深空探測實(shí)驗室。3年多來(lái)，從無(wú)到有、從“0”到“1”，深空探測實(shí)驗室產(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。

日前，記者來(lái)到深空探測實(shí)驗室探訪(fǎng)。

建房飲水月球上就地取材

科研人員的底氣，來(lái)自?xún)身梽?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實(shí)驗室未來(lái)院高級工程師、“月壤3D打印系統”技術(shù)負責人楊洪倫指著(zhù)一塊黑色方磚說(shuō)，“用‘月壤打磚機’實(shí)現‘月球自建房’，我們已經(jīng)有了一定的技術(shù)儲備?！?/p>

此前，記者見(jiàn)識過(guò)各式各樣的3D打印，小到工業(yè)構件，大到各類(lèi)建筑物，應用領(lǐng)域不斷拓展。沒(méi)想到，在月球上也將看到這項技術(shù)。

楊洪倫帶記者來(lái)到“月壤3D打印系統”前說(shuō)：“給你看看‘家底’！”楊洪倫介紹，這套3D打印系統可以利用聚光太陽(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件，滿(mǎn)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?！把兄瞥跗谖覀兠媾R的核心挑戰是如何在月球極端環(huán)境制約下，實(shí)現可靠的太陽(yáng)能聚光與月壤成型?！睏詈閭惐硎?，為讓設備能適應月球復雜的天體氣候，深空探測實(shí)驗室團隊系統對比了多種技術(shù)路線(xiàn)，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，高溫熔融、黏結固化等。通過(guò)一系列驗證試驗，科研團隊最終選用“反射聚光—光纖束傳能—粉末床熔覆成型”的技術(shù)路線(xiàn)，攻克了能量捕獲傳輸到打印成型的全鏈條難題。

“‘月壤3D打印系統’原理樣機成功研制，不僅驗證了月面能源捕獲、月壤物質(zhì)提取轉化等一系列關(guān)鍵技術(shù)，也為后續開(kāi)展深空資源開(kāi)發(fā)利用、月面能源系統建設奠定了技術(shù)基礎?！睏詈閭愓f(shuō)。

再看飲水。長(cháng)期留駐月球，飲用水供應如何解決？

月球上也將安排“自來(lái)水”，無(wú)需地球“發(fā)貨”?！吧羁仗綔y實(shí)驗室聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了國內首臺群針式月壤水冰熱提取系統原理樣機，可以實(shí)現從月壤里原位提取水冰?！鄙羁仗綔y實(shí)驗室未來(lái)技術(shù)研究院副研究員、“月壤水冰提取系統”技術(shù)負責人祖琳介紹。

研究表明，月球極區可能蘊藏著(zhù)大量的水冰資源。這些水冰資源不僅可以為未來(lái)國際月球科研站提供生保物資（如飲用水、氧氣），還可通過(guò)分解制備氫氧燃料，支撐深空探測任務(wù)的能源需求，從而降低從地球運輸物資的成本和風(fēng)險。

“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)堅硬的含冰月壤后原位加熱，使周?chē)墓虘B(tài)冰受熱轉化為水蒸氣，這些水汽經(jīng)由系統特制的導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(guò)程。該系統克服了含冰月壤硬度高難開(kāi)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)指標達到國際先進(jìn)水平?！弊媪照f(shuō)。

支撐人類(lèi)向更深遠太空邁進(jìn)

在深空探測實(shí)驗室展廳中央，一大一小兩枚衛星模型上下排布。

“這是實(shí)驗室牽頭研制的天都一號、二號衛星?！鄙羁仗綔y實(shí)驗室總體技術(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，衛星進(jìn)入月球軌道后兩星分離，完成了多項任務(wù)，其中就包括高可靠傳輸與路由新技術(shù)驗證，為未來(lái)構建月球及深空互聯(lián)網(wǎng)等功能探路，支撐月球科研站建設。

“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(shù)起一座豐碑，這是我們邁向地月空間建設通導網(wǎng)絡(luò )的第一步，衛星雖小，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)。深空探測實(shí)驗室為何首先把目光瞄向這里？

“深空探測是對地球以外天體開(kāi)展的空間探測活動(dòng)，而月球是深空探測的起點(diǎn)?！鄙羁仗綔y實(shí)驗室系統研究院戰略室主任任筱強表示，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?，但月球的各項條件并不適合人類(lèi)生存，也較難改造，但它可以成為人類(lèi)在太空中的“中轉站”，經(jīng)過(guò)月球，人類(lèi)可以向更深遠的太空繼續邁進(jìn)。

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

天問(wèn)三號行星保護系統技術(shù)負責人于秉坤向記者介紹了有關(guān)情況，一是牽頭天問(wèn)三號行星保護系統研制工作?；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)保護火星樣品的原始性，主要圍繞如何“保護火星”“保護地球”“保護樣品”開(kāi)展深入論證和研究，做好各項保護工作；二是天問(wèn)三號著(zhù)陸點(diǎn)遴選關(guān)鍵技術(shù)和深化論證研究。在行星探測首席科學(xué)家侯增謙院士帶領(lǐng)下，圍繞天問(wèn)三號第一科學(xué)目標探尋火星上潛在的生命痕跡，聯(lián)合國內多家科研機構和科學(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(zhù)陸區域。下一階段，實(shí)驗室將進(jìn)一步建立科學(xué)評價(jià)指標體系以遴選出高科學(xué)價(jià)值候選點(diǎn)，為天問(wèn)三號任務(wù)工程總體決策提供支撐。

聚焦月球科研站建設、火星取樣返回、木星系探測，這是實(shí)驗室深度參與國家深空探測“三步走”規劃。

“當前，實(shí)驗室主要開(kāi)展月球探測、行星探測、小行星探測與防御等領(lǐng)域的重大工程立項論證和相關(guān)預研課題研究工作，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)機構獨特優(yōu)勢，實(shí)現深空探測領(lǐng)域科學(xué)、工程、技術(shù)融合發(fā)展?！比误銖娬f(shuō)。

加強國際合作共同探索宇宙奧秘

作為世界上最具有挑戰性和帶動(dòng)性的高技術(shù)之一，深空探測活動(dòng)在刷新人類(lèi)對宇宙認知、變革生產(chǎn)生活方式、拓展人類(lèi)生存疆域和維護可持續長(cháng)遠發(fā)展等方面具有重大意義。

3年來(lái)，深空探測實(shí)驗室的航天人以科技創(chuàng )新為錨，步履堅實(shí)叩問(wèn)著(zhù)無(wú)垠深空，完成從機構組建、平臺搭建到任務(wù)支撐、科研攻關(guān)的長(cháng)足發(fā)展，一項項創(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科研團隊正握指成拳。中國科學(xué)院院士趙政國團隊聯(lián)合實(shí)驗室圍繞月基環(huán)境下新物理粒子搜尋等前沿基礎科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)；中國工程院院士童小華團隊開(kāi)發(fā)的月面機器人將在國際月球科研站建設中發(fā)揮重要作用……

而現在，深空探測產(chǎn)業(yè)“樹(shù)木”正連成一片廣闊“森林”。深空探測實(shí)驗室所在的安徽省，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、昊盛集團等商業(yè)項目落地合肥，研發(fā)、生產(chǎn)、應用，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(lèi)前途命運的前沿領(lǐng)域，航天探索不是獨奏，而是交響。隨著(zhù)中國深空探測不斷邁向更深更遠處，中國正與世界各國開(kāi)展形式多樣的航天交流合作。目前，中國已分別向法國和俄羅斯各贈送了1.5克科學(xué)用月球樣品，它們均來(lái)自2020年12月中國嫦娥五號任務(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、英國及瑞典等國科學(xué)家參與了中國月球樣品的科學(xué)研究。

“近年來(lái)，國家航天局與17個(gè)國家簽署政府間合作協(xié)議，我們實(shí)驗室也與60余個(gè)國際科研機構簽署合作協(xié)議，還創(chuàng )辦了一年一度的深空探測（天都）國際會(huì )議，現已舉辦兩屆，很快迎來(lái)第三屆，在國際航天界產(chǎn)生重要影響?！鄙羁仗綔y實(shí)驗室黨委書(shū)記、副主任胡朝斌表示，實(shí)驗室開(kāi)展深空探測領(lǐng)域國際合作不僅推動(dòng)了自身建設、技術(shù)提升和成果轉化，也助力國家航天局推動(dòng)國與國之間的合作互信，推動(dòng)國際深空探測事業(yè)平等互利、和平利用、包容發(fā)展，為人類(lèi)探索宇宙奧秘。

離開(kāi)實(shí)驗室時(shí)，夜幕降臨，星漢燦爛，科學(xué)家仍在奮力書(shū)寫(xiě)人類(lèi)探測無(wú)垠星空的新篇章。（記者 康樸）