空間建筑的未來：意大利科學家使用月壤進行3D打印

隨著人類探索宇宙的步伐不斷加快，利用3D打印技術在月球上建造建筑物的想法逐漸成為現(xiàn)實,。這項技術的核心在于使用月球表面的天然資源——月壤（即月球風化層）,，它是由數(shù)百萬年來流星體和其他空間粒子撞擊形成的松散巖石層,。如果能夠將月壤轉化為3D打印材料，那么宇航員就可以直接在月球上構建基礎設施,，大大降低從地球運輸材料的成本和復雜性。



GLAMS項目：用月壤打印未來
GLAMS（用于增材制造和月球監(jiān)測的地質聚合物）是意大利航天局資助的一項開創(chuàng)性研究計劃,，旨在開發(fā)基于月壤的建筑材料,，并通過3D打印技術實現(xiàn)月球基地的建設。自2023年啟動以來,，這個為期兩年的項目已經(jīng)匯聚了來自帕多瓦大學空間研究和活動中心 (CISAS),、位于熱那亞的 CNR 凝聚態(tài)化學和能源技術研究所 (ICMATE) 和位于馬薩倫巴達的 3D 打印專家WASP ,，他們共同致力于讓月球居住的夢想更進一步,。



在GLAMS項目的初期階段,，重點是開發(fā)和優(yōu)化由月球風化層制成的地質聚合物粘合劑,。具體來說,，帕多瓦大學教授 Luca Valentini 和 Giorgia Franchin 使用月球土壤顆粒和化學活化創(chuàng)造了水泥狀地質聚合物材料,。ICMATE 團隊成員隨后一直致力于準備用于 3D 打印的材料，方法是將發(fā)泡劑添加到基于風化層的混合物中,，以創(chuàng)建具有可打印粘度和大孔結構的建筑材料。



3D打印測試與優(yōu)化
WASP提供的40100 LDM 3D打印機成為了實驗的關鍵設備,。這款打印機專為處理流體密集型材料設計,，如粘土、石器,、瓷器和陶器,，其配備的手動進料系統(tǒng)擠出機更是增強了對混凝土和地質聚合物材料的處理能力,。通過這臺打印機，團隊得以精確地測試新材料的可打印性和最終結構的強度及完整性,。一旦打印完成,，這些結構會嵌入傳感器以監(jiān)測它們隨時間的變化情況以及應對“微流星撞擊”的反應�,？茖W家們需要確保這些結構不僅能抵抗小規(guī)模的隕石撞擊,，還能適應月球表面劇烈的溫度變化。

△1-打印狀態(tài)指示燈 LED 條,；2-交互界面；3-網(wǎng)絡連接,；4-螺桿擠出機；5-大型打印品

展望未來
盡管GLAMS項目仍處于早期階段,，但已取得了令人鼓舞的進展,。首批3D打印的地質聚合物樣品已經(jīng)在國際宇航大會上亮相,，雖然尺寸不大,，但它們象征著人類向月球永久定居邁出的重要一步,。隨著技術的不斷進步,，有理由相信,，在不久的將來,，GLAMS項目將幫助建立半永久性的月球人類定居點，滿足航天機構的需求并推動人類在太空中的長期存在,。

除了GLAMS之外,，世界各地還有多個類似項目正在探索月壤的應用潛力。例如,，德克薩斯大學埃爾帕索分校與NASA的合作項目正在研發(fā)基于月壤和火星土壤的可充電電池,，這些鈉離子電池不僅適用于地球,，而且有望為未來的太空任務提供可靠的動力來源,�,？梢哉f，這些努力正共同書寫著人類探索宇宙的新篇章,。