没有将设想停留在纸面

【编辑：汪宇瑾】

华中科技大学土木与水利工程学院数字建造与工程管理系主任周诚教授介绍，记者眼前的“月壶尊”属于缩小版，它真实的长宽均为3米，类似于一个圆形结构的房子，房间分成上下两层，分成工作间和休息间。

在月球上盖楼你敢想吗？华中科技大学丁烈云院士团队不但敢想还敢干。他们把中国在月球上建造的月面基地样式定名为“月壶尊”，这是一个外形酷似鸡蛋壳的建筑。计划用月壤烧出月球砖，再用机器人砌筑。

周诚教授查看3D打印出来的“月壶尊”。记者杨佳峰?摄

科技部2021年底将“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。

“月壶尊”有夹层结构。记者杨佳峰　摄

他们已制备出国内首个模拟月壤真空烧结打印样品，实现“从0到1”的重大突破。丁烈云介绍，“月壶尊”是先于人上月球还是后于人在月球上建造，还没有考虑成熟，现在的预研究是一种探索。

烧结完成后，韩文彬对产品的强度、热学性能、耐久性等进行研究，而王宇向则在导师周诚教授的安排下专注于3D打印工艺的进一步优化。

用月壤烧制带有榫卯结构的砖

丁烈云团队最后将两种施工方案融入一种名为“月蜘蛛”的机器人身上。周诚说，“月蜘蛛”属于3D打印机器人，远看像蜘蛛，上部分是混联机械臂，下部分是多足平台。按照设计要求，机械臂有200千克，底盘有500千克，施工时机械臂也可换成3D打印机。地面打印“月壶尊”和月面打印的步骤是一样的，不同的是施工环境差异，月面施工需要将结构和材料一体考虑。

机械臂拼装施工则需要用高能束（太阳能或者激光）烧结月壤，铺一层月壤烧结一次，如此往复，直到“月壶尊”全部拼装成型。好处是建造成本相对便宜，只需要机械臂和烧制设备，比3D打印送往月球的材料要轻，建造成本也降低。但是这种施工风险较高，很难克服月表温差影响，容易造成结构变形。

2021年底，外形像竖立的鸡蛋壳的“月壶尊”成为月面基地建筑物的定型样式。“这一点符合丁烈云院士要求的既体现中国元素又有科技感。”现在，周诚每天的研究工作都围绕这枚“蛋壳”打交道，用什么材料、用什么工具、怎么建造。

中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁关注到这个科研项目，认为在月面打印基地的设想——“轻量化可重构月面建造方法研究”属于基础性研究，很有价值。

“月壶尊”内部构造示意图。(国家数字建造技术创新中心供图)

机器人进行拼装建造

这个大胆的构想是中国工程院院士、国家数字建造技术创新中心首席科学家丁烈云提出的。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。

（长江日报首席记者杨佳峰）

建造月面基地的设想起始于2015年。当时，专注于数字建造研究的丁烈云院士在研究中发现，“建筑转型升级最重要的一个方面就是3D打印，而在月面打印基地的设想是一个很自然的想法。”一些建筑景观或者小型构筑物采用人工往往没办法去做，而采用3D打印则很容易完成，这让丁烈云院士敏锐意识到无人的3D打印只有在极端环境才能发挥价值。极端环境在哪？他首先想到的是地外极端环境，例如在月球或者火星上。他说，“这是很自然的想法，而不是突发奇想。”

“月面基地不可能从地球上携带建筑材料去建造，这样的话建筑成本会极贵。”丁烈云将“月壶尊”定位为“原位建造”，即主要建造材料来源于月球本身而不是地球，“开始觉得难，现在已经有一些技术支撑，不像原来的那么难了。”

团队最初设想采用两种方式在月表建造“月壶尊”。一种采用3D打印施工，先在月表用注浆加固法打地基，然后在地基上打印结构，穹顶采用气囊放置法固定，再在气囊上打印穹顶，最终打印成型；另一种方式主要采用机械臂拼装施工，将太阳能或者激光烧结好的月壤砖通过机械臂一块块拼接起来，并提前做好“月壶尊”穹顶。

文章来源：《华中建筑》 网址: http://www.huazhongjianzhu.cn/zonghexinwen/2022/0714/467.html