
哈尔滨工业大学国家重大科技基础设施“空间环境地面模拟装置”地外天体环境物理与智能探测团队,研制出一种新型太阳能聚光器,未来只需把月壤一照,就能直接烧结成“月球砖”用于盖房了。
相关研究成果,10月30日发表于学术期刊《工程》。
地球往月球运东西,发射成本按公斤算。如果要在月球上建一座基地,砖头、水泥、钢架全部从地球用运载火箭“背”上去,“运费”将无比惊人。
当然,关于如何在月球上盖房,世界航天圈其实都在想同一件事——月球上建房用的砖,能不能就地用月壤烧?
月壤主要成分是硅酸盐,和地球上的玻璃、陶瓷原料其实差不多。理论上,只要温度够高,月壤就能熔烧成砖。最大困难,就是在月球上如何弄出能烧制“月壤砖”的高温。
哈尔滨工业大学给出的答案是——阳光。
然而,月面太阳高度角变化大、地形复杂,对聚光器跟踪精度要求苛刻。传统太阳能聚光设备虽然能产生高温,但接受角通常小于0.2°至0.3°,稍微偏离一点角度,聚光效率就会大幅下降。如何在“高聚光比”和“大容差”之间取得平衡,一直是空间太阳能聚光领域的难题。
哈尔滨工业大学此次研制出的新型太阳能聚光器,是由三块特殊镜面组合而成的反射补偿系统,就像给聚光器戴上一副“矫正眼镜”,能减少光线汇聚时的偏差,把光线汇聚到很小的区域内。
实测数据相当硬核:在地面太阳辐照390瓦/平方米、环境温度5℃条件下开展的户外聚光实验中,这款太阳能聚光器峰值焦点温度达892℃,稳定加热温度超过800℃。按月面辐照和纯辐射换热条件外推,焦点温度预计可达1326℃,可满足月壤熔融制砖等高温过程需求。“它就像一款‘太阳炉’,为未来月球基地建设和月壤熔融等原位资源利用,提供一种新型高温热源方案,不仅能用来‘烧砖’盖房子,还能用于制备机械构件。”哈尔滨工业大学教授、国家大科学装置地外天体环境物理与智能探测团队负责人李丽芳说。
下一步,科研团队将推进空间环境适应性试验、轻量化原理样机和月壤熔融系统联试,积极推动这一技术从原理验证走向月面应用。