把月壤3D打印成莫来石，俄亥俄州立大学开发月球基地建设新技术

导读：俄亥俄州立大学研究人员发现，利用激光定向能量沉积技术可直接将月壤打印成建筑材料，无需从地球运输工具和结构部件。



在月球上一切都难以替代。每把工具、备件和结构部件都必须从地球发射，成本极其高昂。当从地球发射的每公斤成本都数额巨大时，利用当地材料进行建造就成了必要选择，而非仅是有趣的想法。



2026年3月6日，南极熊获悉，俄亥俄州立大学的研究人员发现了一种利用月球松散层（被称为月壤）结合激光定向能量沉积（LDED）技术来建造月球基础设施的解决方案。这种方法可以消除从地球运输每个工具和结构部件的需求，显著降低月球建造成本。







关于月壤

月壤是数十亿年陨石撞击形成的松散岩层，储量丰富且无毒。



为何选择激光定向能量沉积（LDED）？

LDED提供了一种解决方案，可以直接将月壤送入激光熔池，工作原理更像机器人焊接而非传统3D打印机。其主要优势包括：

- 可在现有表面上进行构建

- 可现场修复受损结构（不仅限于在封闭舱室内制造新零件）

- 不需要激光粉末床熔融那样的大型粉末床

- 不需要粘结剂喷射那样使用化学粘结剂



研究结果

发表在《Acta Astronautica》上的研究使用了LHS-1（月球高地月壤模拟物）进行测试，变量包括不同大气环境、激光功率和扫描速度，测量指标包括附着力、孔隙率和微观结构。



关键发现：相变

在适当条件下，月壤可以转化为莫来石——一种以热稳定性和机械强度著称的陶瓷材料。



最佳参数

- 激光功率：64瓦

- 扫描速度：6毫米/秒

- 最佳基底：氧化铝-硅酸盐陶瓷基底可产生强层间结合

- 失败材料：不锈钢和玻璃在冷却过程中均失败



与NASA阿尔忒弥斯计划的关联

这项研究的时机与NASA的阿尔忒弥斯计划相吻合，该计划推动在本十年末实现人类在月球上的持续存在。支撑这一目标的基础设施将需要来自就地制造，而非等待从地球的补给任务。



目前该研究仍处于实验室阶段，尚未准备好实际月球部署。然而，它为极端和资源受限环境设计的制造系统开发做出了贡献。