近日，中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁在“九天揽月——中国探月工程20年”展览上表示，嫦娥八号预计在2028年前后发射，除了要在月球上建立通信系统和能源系统，嫦娥八号任务最重要的是要验证在月球上就地取材，利用月壤在月球上盖房子。

航天员和机器人想登上月球搞基建，需要解决哪些难题呢？半个多世纪以来积累的各国探月经验表明，月球的岩土地质条件与地球存在一定的相似之处，但在地球上搞基建的经验显然不能完全照搬到月球上。

有研究指出，月球地下熔岩管将是未来月球基地的理想选址，有望为航天员和设备提供必要的防护，抵御宇宙辐射和微流星体的威胁，甚至有可能保存着古老生命遗迹。

当前，人类对月球地下熔岩管了解不多，有必要开展大规模勘探活动，比如出动配备三维成像装置和导航系统的机器人，详细测绘其入口和内部环境。接下来，航天员和机器人需要合理规划利用、改造天然地形，适当“挖洞”，还要选择合适材料填补“缝隙”，完善空间利用率和增压气密性。

不过，地下基地更适合人类在月球生活的早期阶段，而生理构造和精神需求决定，人类始终向往生活在可见天日的建筑内。这就要求在月表修建房屋，必然会大量使用“月壤砖”。

吴伟仁透露，我国已研制出世界上第一台“月壤打砖机器”。其原理就是把太阳能聚集起来过后，使得它把光聚好，聚焦以后，通过光纤一定的距离传输到月亮上去。月壤就可以在强光照的情况下，可能产生1400~1500度的高温。这样高温就可以把月壤融化，融化后用3D打印，打印出不同规格的大砖和小砖。不需要地上带水和其他配方配料，完全是就地取材。

日前，在位于安徽省合肥市的深空探测实验室，我国科研人员自主研发的“月壤打砖机”原理样机——月壤原位3D打印系统，已可实现10厘米×10厘米×5厘米的月壤砖的打印制造工作。

据介绍，“月壤打砖机”主要由光学聚光模块和成型制造模块组成，通过一个抛物面反射镜实现太阳能的高倍汇聚，并通过光纤束进行能量传输，在光纤束的末端产生3000倍以上的太阳能聚光比。这种强大的聚光能力能够实现月壤的熔融，进而实现月壤成型制造。

“月壤打砖机”原理样机的成功研制，不仅验证了月面能源捕获、月壤物质提取转化等一系列关键技术，而且为后续的月面能源系统构建和月面基础设施建设奠定了基础。

成功制取合格的“月壤砖”后，怎样确保其大量供应月球基建工程呢？答案是发展月球建筑工厂。出于成本和技术难度考虑，最强大的运载火箭也不可能一次性将完整的建筑工业体系和大量建筑物资投送到月球表面。换句话说，航天员、机器人和各种必要的物资、设备初期不得不通过多次发射任务前往月球，还要将一些科研生产成果送回地球，那么地月空间运输成本就成了不容忽视的问题。

未来，往返于地月空间的载人/货运火箭有必要借助重复使用设计、材料和结构技术革新等，降低综合成本，使包括月球基建在内的探月任务与航天产业形成良性循环，成为负担得起的可持续性活动。

解决运输成本问题后，航天员、机器人和各种设备将批量抵达月球，兴建工厂就此提上日程。这无疑是庞大的工程，涉及导航定位、完善通信、工厂选址勘探、精准安装机器、维持能源供应、修筑月面道路等，由人工智能支持的各种机器人更有可能担当主力。

另据了解，早在2021年，科技部就将“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。华中科技大学成为该项目的首席科学家单位。华中科技大学丁烈云院士团队在2022年已在采用3D打印技术模拟建造月球基地方面取得了重要进展。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。

月球科研站需要能够适应月球极端的环境条件，包括微重力、强辐射、极端温度（日间平均温度107℃，夜间平均温度-153℃）以及微流星体撞击等危险因素。建筑结构也需要具备良好的隔热和散热性能，应对温差变化。采用3D打印技术可避免航天员长时间太空作业，降低其暴露在宇宙辐射和微流星体撞击风险下的几率，同时也可通过打印防护设施等增强基地的安全性。

值得注意的是，为了减小地月空间运输负担，至少早期在月球上使用的机器设备应当追求轻便实用。等到月球工业体系初具雏形后，生产能力更强的重型机器设备更有希望在月球上迎来“用武之地”。

此外，月球基建材料可以原位利用月壤中的哪些元素，实现大规模制取；需要怎样巧妙调整建筑设计，确保适应月球环境；月球蕴藏的各种资源是否具备足够大的开采价值，进而使月球基建工作有利可图、可持续发展……这些问题要通过更多月球科考、勘探任务逐步解答。 （常飞 宗禾）