从38万公里外采回的0.5克月表尘土,在东华大学科学家的手中化作一缕缕细如发丝、兼具柔性与强度的“太空丝”。2026年5月11日,我国首件月壤纤维实验样品搭乘天舟十号货运飞船进入中国空间站,将在舱外暴露平台直面高真空、强辐照、极端温差的严苛考验。这是东华大学朱美芳院士团队十年坚守的结晶,更是中国在月壤原位资源利用领域交出的原创性、引领性答卷,为2035年月球科研站建设提供关键材料支撑。
从“拔丝地瓜”到“太空拔丝”的仿生突破
月壤成纤的突破,并非一夜奇迹,而是长达十年的接力长跑。
回溯2016年,中国科学院院士、东华大学材料科学与工程学院朱美芳牵头上海市科委重大基础研究项目,带领团队从纳米材料研究起步,逐步将目光投向极端环境材料。“极端环境能极端到哪里?不如往天上走。”一个朴素的目标,就此埋下了深空探索的种子。
团队将月壤比作“太空白砂糖”,借鉴传统“拔丝地瓜”的熔融拉丝原理——在高温下将月壤熔化成液滴,再精准牵引成纤。然而,月球的高真空、微重力环境,让地球上的一切常规设备和工艺手段彻底失效。在没有任何可借鉴技术的情况下,他们从零开始,自主设计出全球首台模拟月球环境纺丝装置。
依托嫦娥五号带回的0.5克月球玄武岩质月壤(历经数十亿年太空风化的珍贵样品),在模拟月球环境中,团队成功制备出长度约3米、直径十余微米的连续纤维样品,粗细与头发丝相当——实现了从“理论可能”到“工程可实现”的历史性跨越。2025年4月1日,这缕“太空丝”随“九天揽月——中国探月工程20年”展览在国家博物馆亮相。同年9月,这项完全拥有自主知识产权的核心技术摘得第二十五届中国国际工业博览会大奖。
三代装备迭代:从毫克级到连续制备的技术演进
为了让月壤纤维从“实验室成功”走向“工程化可用”,团队迭代研发了三代核心装备,分别实现了毫克级样品成纤、高真空环境连续制备等阶段性目标。这套“原位制备月壤纤维模块化装备”,以月壤为唯一原材料,无需任何添加剂,可在无人操作的高真空与微重力条件下自主将月壤粉末高温熔融,再通过真空牵引与高速纺丝技术拉出纤维。
月壤的化学组成和矿物成分与地球玄武岩相似,而玄武岩纤维早已广泛用于高端装备制造。月壤中蕴含的多种微量元素,赋予“太空丝”独特的复合功能潜力。从某种意义上说,这项工作将地球上数十年积累的化纤工业知识体系,无缝迁移到了38万公里之外的星际荒原——不是造一座地球工厂,而是创造一套能在极端环境下“无中生有”的装备体系。
空间站舱外暴露实验的战略意义
地月运输成本极其高昂,每公斤载荷发射费用数以万计。据估算,将1公斤物资运抵月球的成本高达数百万美元。因此,未来月球科研站建设必须实现“就地取材”——原位资源利用(ISRU)是地外建造的唯一可行路径。
此次天舟十号货运飞船搭载的我国首件月壤纤维实验样品,是“源自月球、地球加工、重返太空”的重大跨越。在天舟十号的41项在轨科学实验物资中,这件“上海货”承载着特殊使命——将在舱外暴露平台接受高真空、强辐照、极端温差等空间环境的长期验证。每一组从太空中传回的性能数据,都将为后续研究提供关键参考,为在月球表面真正实现“就地拉丝”积累宝贵经验。
月壤纤维有望成为月球基地的“钢筋”
面向2035年前后我国月球科研站建设的时间表,月壤纤维的潜在应用场景已经明确:
柔性结构材料:用月壤纤维编织成高强柔性蒙皮材料,应用于月球充气展开舱、可折叠空间结构、柔性太阳帆等轻量化构件,大幅降低从地球发射的结构重量。
月壤混凝土增强:将月壤纤维掺入本地月壤基胶凝材料中,充当建筑“钢筋”角色,大幅提升混凝土的抗拉强度和断裂韧性,解决月壤基建材脆性大的核心痛点。中国工程院院士、华中科技大学丁烈云团队的研究同步显示,未来可利用月面太阳能烧结月壤制成“月壤砖”,与月壤纤维形成材料-结构互补体系,为月球科研站提供完整的土木工程解决方案。月壤纤维在其中扮演的不是锦上添花的辅助角色,而是从“脆性粉料”到“韧性建材”的结构质变关键。
此外,这一由月壤纤维增强的复合材料还可用于月球车轮胎强化、航天服外层防护、深空探测功能结构件等领域。
从嫦娥五号带回月壤,到天舟十号送丝上天,再到嫦娥八号计划于2028年前后在月面开展原位制造验证,月壤纤维正沿着“实验室研发—地球空间站验证—月球表面原位应用”的三步走路径稳步推进。
构筑月球科研站的材料“新基建”
当前,相关研究仍处于基础验证阶段,距实际应用尚有距离。但此次空间站搭载实验获取的每一组数据,都将为我国地外建造材料的自主创新奠定根基。
正如团队成员成艳华研究员所说:“别人没做过,我们来做。哪怕只拉出1毫米,也是成功。”从2016年埋下深空探索的种子,到2020年嫦娥五号带回0.5克月壤成为转折点,再到2026年太空丝飞赴空间站——十年坚守,东华大学团队以自主创新的硬核实力,将“地外纤维”从构想一步步推向现实。
当月球基地从蓝图走向现实,月壤纤维将作为“钢筋铁骨”,撑起人类在月面筑家的梦想。这项原创性、引领性的突破,不仅是月面基建自主建造的核心一环,更是由中国科学家为全世界解锁的星际资源高效利用战略新范式。
