中國突破：將月壤製成建築磚塊
中國科學家推出一款以太陽能驅動的機器，能將月壤轉化為堅固的建築磚塊，這項突破可能重新定義太空探索與地外生活的未來。這項創新由位於合肥的深空探測實驗室（DSEL）研發，標誌著利用陽光與月球自身資源，在月球打造永續基礎設施邁出關鍵一步。這台裝置的運作方式類似 3D 列印機，利用聚集的太陽能將月球風化層（月球表面的塵土）熔成密實耐用的磚塊。這種做法有望大幅降低建造月球基地的成本與複雜度，無須再從地球運送沉重的建材。
目錄
月球製磚機如何運作？
這項技術的核心在於巧妙運用太陽能。系統採用大型拋物面反射鏡，也就是能收集並聚焦陽光的曲面鏡。聚集的光線接著透過光纖束傳輸，能量強度比地球上的一般陽光高出 3,000 多倍。在焦點處，溫度可升至攝氏 1,300 度（華氏 2,372 度）以上，足以熔化月球風化層。
風化層熔化後，機器會透過 3D 列印製成磚塊。這台機器的設計簡潔而有效：不需要水、化學黏結劑或添加物，只需要月壤和陽光。製成的磚塊密實堅固，可用於鋪設道路、建造著陸台與設備平台，更重要的是，能作為月球居住設施的防護外殼。
克服技術難題
為期兩年的研發過程並非一帆風順。月壤成分會因地點而異，因此 DSEL 團隊製作了多種模擬月球風化層樣本，確認機器能處理月球土壤的天然差異。如何有效傳輸並聚焦太陽能也是一大難題，反射鏡與光纖系統都需要精密工程設計。研究團隊以模擬月壤和人工陽光進行大量實驗室測試，確認這套製程能穩定產出強度與耐久性符合需求的磚塊。
為什麼要用月球風化層建造？
將建材從地球運到月球，成本高昂，後勤作業也十分複雜。每公斤送入太空的物資，都會大幅增加成本與風險。運用就地資源利用（ISRU）策略，也就是善用當地材料，太空機構便能大幅降低任務支出，提高長期月球定居的可行性。
月球風化層是覆蓋月球表面的細粉狀土壤，儲量豐富，熔化後可塑造成固體結構。中國這台機器無須使用任何添加物或外來材料，就能利用月壤製磚，是 ISRU 技術的一項重大突破。
從原型到月球城市：測試與未來計畫
在將這項技術部署到月球之前，中國科學家正嚴格測試磚塊在太空中的性能。2024 年 11 月，模擬月球磚塊搭乘天舟八號貨運飛船送抵中國天宮太空站。太空人將讓磚塊承受太空的嚴苛環境，包括極端溫差、輻射與微重力，以評估其機械強度、耐熱性及屏蔽輻射的能力。
這些測試對於確認磚塊是否適合用於月球建設至關重要。若測試成功，下一階段將把製磚機整合至機器人建造系統，進而自動化、大規模建造月球基礎設施。這項願景雄心勃勃：由機器人大量生產並組裝磚塊，建造道路、著陸台與居住艙防護外殼，為永久月球基地乃至完整的月球城市奠定基礎。
限制與工程解決方案
這些磚塊雖然密實堅固，卻無法在月球的真空與低重力環境中維持內部氣壓。因此，它們的用途是作為加壓居住設施的外層防護，而居住設施則由硬式或充氣式艙體構成。這種分層設計有幾項優點：
- 屏蔽輻射：磚塊能有效防護有害的宇宙射線與太陽輻射。
- 防禦微隕石：密實的外殼有助於保護居住設施，抵禦高速微隕石撞擊。
- 隔熱：磚塊有助於調節月球表面的極端溫差，夜間氣溫可降至攝氏零下 173 度，白天則可升至攝氏 127 度。
中國更廣泛的月球雄心
月球製磚機只是中國宏大月球探索與定居計畫的一環。深空探測實驗室（DSEL）是由中國國家航天局（CNSA）、安徽省政府與中國科學技術大學共同創立的國家級研究中心，處於深空技術研發的前沿。其研究範圍不只製磚，也涵蓋能源採集、水資源提取，以及月球與火星任務的基礎設施規劃。
中國的國際月球科研站（ILRS）計畫正是這些雄心的體現。計畫分兩階段進行，目標是在 2035 年前於月球南極建立基本科研設施，並預計在 2040 年代擴建。至 2025 年 4 月，已有 17 個國家和 50 多個國際研究機構加入 ILRS 計畫，反映出全球對月球探索的興趣日益升高。
自動化建設與機器人整合
中國願景的核心，是利用自動化機器人在月球施工。製磚機的設計可搭配機器人系統運作，由機器人批量生產、運送並組裝磚塊，搭建模組化結構。這種做法能減少人員在月球危險環境中工作的需求，也有助於快速擴大建設規模。
這項計畫的資深工程師楊洪倫（音譯）說明了更宏大的願景：
我們的目標是在月球表面打造全自動化建造流程，讓機器人只利用當地資源與太陽能製造並組裝建築模組。這將使人類能在月球永久駐留。
全球脈絡：月球建設競賽
致力研發月球建設技術的並非只有中國。美國也透過 NASA 的阿提米絲計畫，開發利用月球風化層建造居住設施與基礎設施的方法。不過，中國進展迅速，並成功展示以太陽能驅動的增材製造系統，因此已在這個領域占有領先地位。
中國其他研究團隊也探索了不同方法，例如使用黏結劑固定月壤，或以機器人工匠將月壤燒結成磚。也有人提出利用天然月球隧道（熔岩管）作為避難所。這些不同方向的研究，凸顯出 ISRU 的戰略重要性，以及各國為在月球建立立足點而展開的激烈競爭。
對太空政策與探索的影響
在月球建立永久據點不只是技術挑戰，也牽涉地緣政治與科學層面的影響。率先建成永續月球基地的國家，可能為太空資源使用、治理與國際合作建立重要先例。隨著更多國家與組織加入月球計畫，月球正成為合作與競爭並存的新前沿。
超越月球：邁向永續太空殖民
中國月球製磚機背後的原理，應用範圍可能遠超月球。同樣以太陽能驅動的就地製造技術，也可改良後應用於火星與其他天體；在這些地方，從地球運送材料的成本將更加高昂。善用當地資源與再生能源，未來的太空任務便能更加自給自足，為永續拓展人類在太陽系的據點鋪路。
此外，為月球建設研發的技術，例如高溫太陽能聚焦、自動化 3D 列印與機器人組裝，也有機會應用於地球，特別是在偏遠或資源匱乏的環境。
總結
- 中國科學家研發出一台以太陽能驅動的機器，只靠陽光與當地資源，就能將月壤製成堅固的建築磚塊。
- 這項技術利用拋物面反射鏡與光纖聚集太陽能，將月球風化層加熱至攝氏 1,300 度以上熔化，再以 3D 列印塑形。
- 製成的磚塊密實堅固，適合鋪設道路、建造平台與月球居住設施的防護外殼，但無法單獨維持內部氣壓。
- 模擬磚塊目前正在中國天宮太空站接受測試，以評估其耐久性及是否適用於月球環境。
- 這項創新是中國更廣泛計畫的一部分，目標是建造可由機器人自動組裝的月球基礎設施，支持人類在月球永久駐留。
- 中國在就地資源利用（ISRU）方面的進展，使其在全球月球建設競賽中占據領先地位，也將影響未來火星任務與永續太空殖民的發展。
