城大伙国家航天五院研高仿真月壤 冀了解反应特性助国家探月

更新时间:22:30 2026-11-15 HKT
发布时间:22:30 2026-11-15 HKT

多国正在推动探月工程,国家亦正积极探索开发月球资源,包括利用月球土壤(月壤)打印成建材及部件,惟真月壤相当稀有,从地球天然矿物提取的模拟物既多含杂质,处理程序亦繁复。由城市大学材料科学及工程学系教授李扬扬带领的团队,正在制备与真实月球土壤高度相似的模拟材料,以助深入了解其受热和化学反应特性,助力国家探月任务。

制模拟月壤材料多含杂质 程序繁复

城大的团队现已完成制备第一代模拟月壤。城大提供
城大的团队现已完成制备第一代模拟月壤。城大提供
团队根据「嫦娥五号」月壤的元素成分、材料结构组成,成功制备4种目标矿物及月壤中的非晶质成分。
团队根据「嫦娥五号」月壤的元素成分、材料结构组成,成功制备4种目标矿物及月壤中的非晶质成分。

月壤被视为是太空科研领域的重要战略资源,国家嫦娥探测器曾两度成功采集并带回月壤样本,但只有约3.6公斤。另一方面,地球上大部分相关工程应用和科学研究都必须依赖月壤模拟物,例如研发月球车时,松软的月壤容易令月球车打滑,微小但尖锐的月尘容易导致月球车机械结构卡死而引起故障,更可能影响太阳能电池的发电效率,故月壤模拟物与真实月壤的相似度越高,则能协助月球车的设计更臻完美。

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制作月壤模拟物的材料,需要从地球上的天然矿物提取,但这些矿物往往含有杂质,处理程序繁复。李扬扬的团队去年4月获创新科技署创新及科技支援计划下的「特别征集(航天科技)」拨款,正进行为期3年的研究。并与中国空间技术研究院(航天五院)钱学森空间技术实验室的团队紧密合作,城大团队研发模拟月壤,再由航天五院利用其高度机械化设计与实验条件,完成打印及模拟测试。

目前城大团队根据嫦娥五号月壤的元素成分、材料结构组成设计了4种关键矿物的合成反应实验,通过调控反应条件与热处理温度,成功制备了4种目标矿物与月壤中的非晶质成分,并完成打印「第一代」模拟月壤,未来将进一步研究其力学及热学特性,以评估其在月面建造等地外应用潜力。

模拟成功将为研究其他天体提供参考

李扬扬强调,由于地球及月球的地质环境迥异,即使是同类矿物,相应产生的矿物在微观结构和材料特性也可能不同,「基于传统人造月壤模拟物开展的研究可能产生误判,从而在太空任务中造成重大损失。」她表明将进一步推动技术研究,促进航天科技创新与产业应用,深化深空探索前沿研究并助力国家航天事业发展。

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项目共同研究员、城大机械工程学系讲座教授吕坚亦称,高仿真月壤对国家探月计划以至未来深空探索均具重要意义,能推动地外资源开发及降低相关实验风险。他指出,宇宙天体的矿物组成具有一定相似性,成功模拟月壤为其他天体的研究提供重要参考,更可配合火星探索等活动。

本报记者