随着全球航天迈入“认识与利用并重”的新阶段，高相似度月壤模拟物已成为月球原位资源利用(ISRU)和月面基地建造的核心基础材料。传统机械破碎—筛分工艺虽可模拟月壤的宏观力学属性，却无法复现其深空风化过程中形成的纳米级金属铁颗粒、胶结物与玻璃球粒等关键微结构特征，导致模拟物的热导率、吸脱附行为等物理特性与真实月壤存在显著偏差。传统方法制备的月壤模拟物热导率与真实月壤偏差超过100%，严重制约了地面验证的可靠性。

哈尔滨工业大学唐钧跃、姜生元教授团队联合中国科学院地球化学研究所、西安北方庆华机电有限公司等单位，在国际知名期刊《Aerospace》发表研究成果，首次提出基于高能爆轰的高相似模拟物制备技术，成功在模拟物中复刻了真实月壤的空间风化特征与热物理特性。 这一突破为我国深空探测工程提供了高置信度的物质基准，被评价为月壤模拟物制备领域的里程碑式进展。

以爆轰之力重现月面“创伤记忆”

月壤的独特风化特征源于微陨石撞击驱动的太空风化作用。研究团队基于这一月壤形成机制，提出利用密封容器内高能炸药爆轰产生的瞬时高温、高压与高速冲击场，实现对月壤模拟物原料的一体化改性。

爆轰过程的核心参数：

为验证爆轰改性的可行性，团队采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法进行数值仿真，结果精确揭示了微秒级爆轰冲击波作用下月壤模拟物的瞬间物理演变。爆轰进行到4微秒时，冲击波前沿压力可达25.85GPa，覆盖超50%的样品区域;5微秒时体系峰值温度达1435.3K(约1162°C)，超过原料矿物的熔融阈值，同时主体温度保持在600-900K区间。这种高精度温控既能通过局部熔融形成胶结物与玻璃球粒，又可避免过度熔融破坏矿物组成——其中约10%样品区域出现高度熔融的玻璃相，形成了与月球样品中典型胶结物相似的结构。

在对25.85GPa冲击波前沿及上述温度场的精确调控下，爆轰改性后的模拟物中成功产生了月壤标志性的胶结物与玻璃球粒，胶结物呈现不规则形态与发达孔隙结构。二者的形貌特征与嫦娥六号月球背面返回的月壤样品高度吻合，且可通过调控爆轰能量精准调整胶结物与玻璃相的占比。

热物理性能测试同样取得重大进展。利用激光闪射法与差示扫描量热法测试发现，经爆轰改性后，模拟物在室温下的热导率下降约41%，低温环境下热导率下降约50.4%，改性后的热导率数值已趋近于Apollo月壤样品的实测值。热导率的显著优化归因于风化微结构引入的大量界面热阻以及固相传热路径的根本性改变。

从实验室精度到深空工程的关键一跃

本研究的核心贡献在于，首次将高能爆轰技术引入月壤模拟物制备，通过单一步骤实现了月壤形成过程中“破碎-熔融-胶结”全行为的一体化模拟。制备的改性模拟物在特征形貌和热物理性能上均趋近真实月壤，可为三大关键场景提供可靠的试验基础：

月球原位资源利用(ISRU)：为水冰提取、氧气制备、3D打印建筑材料等核心技术的精度标定与前期验证提供真实物质基础;

月面建造：在辐射防护结构、居住舱模块和着陆坪铺设等月面建造工程的地面原型验证中，填补高相似度测试材料的空白;

水冰探测载荷定标：为嫦娥系列等探月任务的水冰探测载荷提供高置信度的地面定标与校准基准。

在产业推进层面，该成果已得到国家重点研发计划“工程科学与综合交叉”重点专项“月壤资源高效利用方法与技术”项目(由哈工大牵头、多家高校及科研院所共同参与)的工程化推进支撑。研究团队表示，后续将系统优化装药质量、约束构型等关键参数，进一步提升模拟物的性能一致性与制备产率，推动从实验室原理验证迈向工程化实际应用，为我国嫦娥系列探月任务与深空探测工程的持续推进提供坚实的技术支撑。