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測的地質聚合物）是意大利航天局資助的一項開創性研究計劃，旨在開發基于月壤的建筑材料，并通過3D打印技術實現月球基地的建設。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，重點是開發和優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，方法是將發泡劑添加到基于風化層的混合物中，以創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測它們隨時間的變化情況以及應對“微流星撞擊”的反應。科學家們需要確保這些結構不僅能抵抗小規模的隕石撞擊，還能適應月球表面劇烈的溫度變化。

△1-打印狀態指示燈 LED 條；2-交互界面；3-網絡連接；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。可以說，這些努力正共同書寫著人類探索宇宙的新篇章。來源：南極熊