城大夥國家航天五院研高仿真月壤 冀了解反應特性助國家探月

更新時間:22:30 2026-11-15 HKT
發佈時間:22:30 2026-11-15 HKT

多國正在推動探月工程,國家亦正積極探索開發月球資源,包括利用月球土壤(月壤)打印成建材及部件,惟真月壤相當稀有,從地球天然礦物提取的模擬物既多含雜質,處理程序亦繁複。由城市大學材料科學及工程學系教授李揚揚帶領的團隊,正在製備與真實月球土壤高度相似的模擬材料,以助深入了解其受熱和化學反應特性,助力國家探月任務。

製模擬月壤材料多含雜質 程序繁複

城大的團隊現已完成製備第一代模擬月壤。城大提供
城大的團隊現已完成製備第一代模擬月壤。城大提供
團隊根據「嫦娥五號」月壤的元素成分、材料結構組成,成功製備4種目標礦物及月壤中的非晶質成分。
團隊根據「嫦娥五號」月壤的元素成分、材料結構組成,成功製備4種目標礦物及月壤中的非晶質成分。

月壤被視為是太空科研領域的重要戰略資源,國家嫦娥探測器曾兩度成功採集並帶回月壤樣本,但只有約3.6公斤。另一方面,地球上大部分相關工程應用和科學研究都必須依賴月壤模擬物,例如研發月球車時,鬆軟的月壤容易令月球車打滑,微小但尖銳的月塵容易導致月球車機械結構卡死而引起故障,更可能影響太陽能電池的發電效率,故月壤模擬物與真實月壤的相似度越高,則能協助月球車的設計更臻完美。

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製作月壤模擬物的材料,需要從地球上的天然礦物提取,但這些礦物往往含有雜質,處理程序繁複。李揚揚的團隊去年4月獲創新科技署創新及科技支援計劃下的「特別徵集(航天科技)」撥款,正進行為期3年的研究。並與中國空間技術研究院(航天五院)錢學森空間技術實驗室的團隊緊密合作,城大團隊研發模擬月壤,再由航天五院利用其高度機械化設計與實驗條件,完成打印及模擬測試。

目前城大團隊根據嫦娥五號月壤的元素成分、材料結構組成設計了4種關鍵礦物的合成反應實驗,通過調控反應條件與熱處理溫度,成功製備了4種目標礦物與月壤中的非晶質成分,並完成打印「第一代」模擬月壤,未來將進一步研究其力學及熱學特性,以評估其在月面建造等地外應用潛力。

模擬成功將為研究其他天體提供參考

李揚揚強調,由於地球及月球的地質環境迥異,即使是同類礦物,相應產生的礦物在微觀結構和材料特性也可能不同,「基於傳統人造月壤模擬物開展的研究可能產生誤判,從而在太空任務中造成重大損失。」她表明將進一步推動技術研究,促進航天科技創新與產業應用,深化深空探索前沿研究並助力國家航天事業發展。

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項目共同研究員、城大機械工程學系講座教授呂堅亦稱,高仿真月壤對國家探月計劃以至未來深空探索均具重要意義,能推動地外資源開發及降低相關實驗風險。他指出,宇宙天體的礦物組成具有一定相似性,成功模擬月壤為其他天體的研究提供重要參考,更可配合火星探索等活動。

本報記者