空间建筑的未来：意大利科学家使用月壤进行3D打印

随着人类探索宇宙的步伐不断加快，利用3D打印技术在月球上建造建筑物的想法逐渐成为现实。这项技术的核心在于使用月球表面的天然资源——月壤（即月球风化层），它是由数百万年来流星体和其他空间粒子撞击形成的松散岩石层。如果能够将月壤转化为3D打印材料，那么宇航员就可以直接在月球上构建基础设施，大大降低从地球运输材料的成本和复杂性。



GLAMS项目：用月壤打印未来
GLAMS（用于增材制造和月球监测的地质聚合物）是意大利航天局资助的一项开创性研究计划，旨在开发基于月壤的建筑材料，并通过3D打印技术实现月球基地的建设。自2023年启动以来，这个为期两年的项目已经汇聚了来自帕多瓦大学空间研究和活动中心 (CISAS)、位于热那亚的 CNR 凝聚态化学和能源技术研究所 (ICMATE) 和位于马萨伦巴达的 3D 打印专家WASP ，他们共同致力于让月球居住的梦想更进一步。



在GLAMS项目的初期阶段，重点是开发和优化由月球风化层制成的地质聚合物粘合剂。具体来说，帕多瓦大学教授 Luca Valentini 和 Giorgia Franchin 使用月球土壤颗粒和化学活化创造了水泥状地质聚合物材料。ICMATE 团队成员随后一直致力于准备用于 3D 打印的材料，方法是将发泡剂添加到基于风化层的混合物中，以创建具有可打印粘度和大孔结构的建筑材料。



3D打印测试与优化
WASP提供的40100 LDM 3D打印机成为了实验的关键设备。这款打印机专为处理流体密集型材料设计，如粘土、石器、瓷器和陶器，其配备的手动进料系统挤出机更是增强了对混凝土和地质聚合物材料的处理能力。通过这台打印机，团队得以精确地测试新材料的可打印性和最终结构的强度及完整性。一旦打印完成，这些结构会嵌入传感器以监测它们随时间的变化情况以及应对“微流星撞击”的反应。科学家们需要确保这些结构不仅能抵抗小规模的陨石撞击，还能适应月球表面剧烈的温度变化。

△1-打印状态指示灯 LED 条；2-交互界面；3-网络连接；4-螺杆挤出机；5-大型打印品

展望未来
尽管GLAMS项目仍处于早期阶段，但已取得了令人鼓舞的进展。首批3D打印的地质聚合物样品已经在国际宇航大会上亮相，虽然尺寸不大，但它们象征着人类向月球永久定居迈出的重要一步。随着技术的不断进步，有理由相信，在不久的将来，GLAMS项目将帮助建立半永久性的月球人类定居点，满足航天机构的需求并推动人类在太空中的长期存在。

除了GLAMS之外，世界各地还有多个类似项目正在探索月壤的应用潜力。例如，德克萨斯大学埃尔帕索分校与NASA的合作项目正在研发基于月壤和火星土壤的可充电电池，这些钠离子电池不仅适用于地球，而且有望为未来的太空任务提供可靠的动力来源。可以说，这些努力正共同书写着人类探索宇宙的新篇章。