
2026年5月11日,天舟十号货运飞船与中国空间站成功对接。在这份特殊的"太空快递"清单里,有一件货物格外引人注目:一小块由月球土壤制成的实验性纤维样品,它将被安置在空间站舱外暴露平台,接受高真空、强辐射和极端温差的长期考验。
把月壤"拉"成丝,然后送回太空验证,这件事本身就颇具戏剧性。
这项研究来自东华大学先进纤维材料全国重点实验室,负责人是中国科学院院士朱美芳。她的团队用嫦娥五号带回的真实月壤,仅凭0.5克样品,就成功制备出长约3米的连续纤维,工艺精度和材料利用率令业内侧目。
这件事要从月壤本身的特性说起。月壤的矿物成分与地球上的玄武岩极为相似,玄武岩纤维早已是成熟的工业材料,广泛用于建筑增强、防腐绝热等领域,强度高、耐高温、化学性质稳定。月壤在成分上天然具备被制成高性能纤维的潜力,问题在于如何在月球那种极端环境下实现这一过程。
东华大学团队的思路是:先在地球上模拟月球环境,把技术路线跑通,再逐步推向太空验证。他们从零设计并制造了全球首台能够模拟月球低重力、真空条件的纺丝装置,将月壤加热至1400至1500摄氏度使其熔化,然后利用真空牵引和高速纺丝技术将熔融液体拉制成连续细纤维,整个过程无需任何添加剂。
朱美芳院士的团队将这一工艺比作制作棉花糖:熔化的糖浆在离心力作用下被甩成细丝,月壤的处理逻辑与此异曲同工。最终制备出的纤维细度与人类头发相当,但力学性能远超普通纺织纤维。
值得注意的是,此次进入空间站的并非完全由真实月壤制成的样品,而是月壤纤维模拟实验样品,即用成分高度接近真实月壤的模拟材料制备的纤维。真实月壤极其稀缺,嫦娥五号2020年带回的总量仅约1731克,用于大规模材料实验并不现实。东华大学随后获得了约500毫克真实月壤用于实验室研究,并同步开发了模拟月壤配方,这次上站的样品正是基于这套体系制备的。
将月壤制成建筑材料、在月球上就地取材建造栖息地,这一构想在航天工程界由来已久,背后的逻辑非常简单:从地球向月球运送建筑材料,每公斤的代价极为高昂,目前主流估算在数万美元量级,这使得大规模建造月球基地在经济上几乎不可行。唯一可行的路径是充分利用月球本地资源,也就是"原位资源利用"技术(ISRU)。
月壤纤维恰恰是这条路径上的一个具体技术方向。研究人员设想,这种纤维可以被编织成柔性结构材料,也可以作为增强材料混入月壤混凝土中,充当类似钢筋的角色,从而制造出具有一定抗冲击和防辐射能力的建筑构件。
但从实验室样品到月球工地,中间横亘着一系列尚未解决的工程挑战。首先,纺丝装置需要在月球低重力和真空条件下实现完全自主运行,目前的设备是在地球实验室中模拟这些条件,两者之间的差距不可忽视。其次,空间站舱外暴露实验的目的,正是验证这种纤维能否在真实太空环境下保持性能稳定,辐射和温差会不会导致纤维脆化或降解,这些数据目前尚无答案。此外,月球表面的电离辐射强度和温度极端程度,远超低地球轨道空间站所处的环境,两者不能简单画等号。
从全球竞争格局来看,美国宇航局和欧洲航天局同样在积极推进月球原位资源利用研究,NASA的"月球建筑"项目和ESA的月球村概念都包含了利用月壤烧结建材的技术路线。中国选择纤维材料这一方向,在技术路径上具有一定差异化,若空间站验证结果理想,将在国际月球探测竞争中形成明显的技术储备优势。
目前这件纤维样品将在空间站舱外驻留多长时间、如何取回分析,官方尚未公布详细计划。但每一次轨道暴露测试积累的数据,都是人类在月球定居这条路上不可绕过的必要拼图。
更新时间:2026-05-28
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