用月壤蓋房子：NASA探索月球3D打印建造技術(shù)

為了支持人類(lèi)在月球和火星上的長(zhǎng)期探索，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）正在推動(dòng)建筑技術(shù)的革新。其核心目標(biāo)是利用“就地資源利用”（ISRU）策略，減少對(duì)地球物資的依賴(lài)，從而降低發(fā)射成本并提升任務(wù)可持續(xù)性。2025年5月14日，南極熊獲悉，NASA的“The Moon to Mars Planetary Autonomous Construction Technology 月球至火星行星自主建造技術(shù)”項(xiàng)目（MMPACT），由位于阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心管理，并得到了資助，、致力于研究如何通過(guò)機(jī)器人3D打印技術(shù)，使用當(dāng)?shù)夭牧辖ㄔ旎A(chǔ)設(shè)施，如居住艙、著陸平臺(tái)和輻射防護(hù)層等。



核心技術(shù)與材料
MMPACT項(xiàng)目主要使用模擬的月球和火星土壤（即風(fēng)化層）作為建筑材料，配合水等粘合劑進(jìn)行混合。這些復(fù)合材料不僅適用于建造大型結(jié)構(gòu)，也符合太空環(huán)境的特殊需求。早在幾十年前，NASA就開(kāi)始研究這類(lèi)材料的應(yīng)用。其中，南加州大學(xué)的Behrokh Khoshnevis博士提出了“輪廓成型”（Contour Crafting）技術(shù)，在NASA創(chuàng)新先進(jìn)概念計(jì)劃（NIAC）的支持下取得了突破，通過(guò)逐層擠出熔融風(fēng)化層和粘合劑，實(shí)現(xiàn)大尺寸單體結(jié)構(gòu)的快速建造。

其他關(guān)鍵3D打印方法
除了輪廓成型，Khoshnevis還開(kāi)發(fā)了“選擇性分離燒結(jié)”技術(shù)（Khoshnevis博士被稱(chēng)為“世界3D建筑打印之父”）。這種方法通過(guò)熱壓方式制造小型精密部件，如拼接瓷磚和替換零件，能夠在不同重力環(huán)境下運(yùn)行，包括微重力空間站，為未來(lái)多場(chǎng)景應(yīng)用提供了靈活性。


△早期SSS樣品，打印于2015年1月

美國(guó)德克薩斯州的ICON公司也在積極參與這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，ICON曾參與NASA的3D打印棲息地挑戰(zhàn)賽，并于2021年在約翰遜航天中心建成了名為“火星沙丘阿爾法”（Mars Dune Alpha）的1700平方英尺原型棲息地。這個(gè)設(shè)施包含生活區(qū)、工作站和公共區(qū)域，是NASA“載人健康與性能類(lèi)比實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目的一部分，將持續(xù)運(yùn)行至2026年。

ICON公司還研發(fā)了“奧林匹斯”（Olympus）建筑系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)用于利用月球和火星本地資源進(jìn)行建造，系統(tǒng)采用“激光玻璃多材料轉(zhuǎn)化”技術(shù)，利用高能激光將風(fēng)化層熔融成類(lèi)似陶瓷的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)。2025年2月，ICON還在藍(lán)色起源公司的亞軌道火箭上進(jìn)行了模擬月壤的測(cè)試，將其行為特性與阿波羅任務(wù)中帶回的真實(shí)月壤進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證技術(shù)可行性。

南極熊點(diǎn)評(píng)
隨著NASA不斷優(yōu)化這些3D打印技術(shù)，人類(lèi)在月球乃至更遠(yuǎn)星球建立可持續(xù)基地的夢(mèng)想正逐步變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。同時(shí)，這些先進(jìn)技術(shù)也正在反哺地球建筑業(yè)，為住房短缺、災(zāi)后重建等領(lǐng)域帶來(lái)革命性的解決方案?？梢哉f(shuō)，3D打印改變了太空探索的方式，也重塑著我們的日常生活。