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近几年月球探测再次成为国际宇航界的热点。因为数十年前的阿波罗计划已经实现了载人登月，那么仅仅重复前人已经做到的事情，就很难打动预算委员会了。所以，建立月球基地就成了合理的新目标。不但美国，欧洲也对月球基地很有兴趣。
传统设计上的月球基地建设，都要从地球上运去各种建筑材料和构件，用航天员和机器人搭建。因为月球上的重力只有地球上的六分之一，所以建筑工作要比地球上轻松得多。不过真正困难的部分是把材料、构件和施工机械运上去。想当年美国为了实施阿波罗计划，建造了巨大的“土星”五号火箭，最后登上月球的只是一个小小的登月舱。如果要建设月球基地，还不得消耗几十甚至上百枚“土星”五号？这样庞大的成本，恐怕会让预算委员会突发心脏病的。
如果把一个人丢到荒郊野岭，他多半会寻觅些树枝、草叶，在合适的地点搭个窝棚。如果没有条件搭窝棚，也可以挖个地洞容身。如果时间充裕，可以用水、泥土和干草建起“干打垒”的房子。总之就是从周围环境中寻找建筑材料。那么，月球上不缺泥土也不缺石头，是不是可以就地取材建房子呢？
月球表面有一层厚厚的月壤，阿姆斯特朗就是在这样的土层上留下了自己那个著名的脚印。不过月球上没有水也没有干草，如果想用月壤建设“干打垒”的房子，就要多动一番心思。
3D打印的穹顶
最近，两家英国公司的技术成果为“月球干打垒”创造了条件。
其中一家公司叫做Foster+Partners，翻译过来就是“培养加伙伴”。“培养加伙伴”加入了由欧空局主导，意大利Alta SpA公司、比萨大学等参加的委员会，专门研究如何就地取材，在月球上建立一个供4人居住的考察站。“培养加伙伴”本身是一家新概念建筑的设计和营建企业，专门负责设计一些奇形怪状、完全不符合传统结构的建筑乃至建筑群。
“培养加伙伴”提出的月球考察站由4座穹顶建筑组成，彼此通过甬道相连，可以为居住其中的考察人员提供气密和防辐射、防流星撞击的生存环境。不过这些穹顶建筑如何建造出来呢？显然不可能由航天员用手掌和着泥浆一点点拍出来。这里就要用到另一家公司——D造型公司——的成果了。
D造型公司研制的是一种3D打印机。这种东西如今已经不是新名词了，也有人把它称为增材制造。一般原理是采用逐渐增加材料的方法成形零件。因为这种成形方法不需要模具，因而又被称为实体自由成形技术或快速成形技术。
3D打印用于制造机械零件时，一般是用激光或者紫外线烧结粉状的材料。不过D造型公司的思路和制造机械零件完全不同，他们打算用沙砾材料打印整座建筑物。如果说制造机械零件的3D打印过程类似于激光打印的话，D造型公司的思路就是喷墨打印了。
具体的操作也很容易，只要把建筑的CAD模型输入打印机控制程序，就可以直接打印了。至于打印机本身，其框架结构和喷头部很轻巧，两个人就可以搬走。一旦组装完成开始工作，只要源源不绝地为它供应原料，D造型打印机就可以持续工作，把地基、承重墙、楼梯、隔离墙、支柱、屋顶一层层喷出来，甚至可以同步喷出装饰雕塑、浮雕和布线用的沟槽。每次打印的单层厚度是5毫米～10毫米。打印完成后，需要24小时让粘性溶液和沙粒凝固。然而如果每打印一层就等24小时的话，这效率也太低了。对此，D造型公司解释说，在打印层旁边会有大量沙粒没有被喷上粘性溶液，它们会在建造期间为凝固中的材料提供支撑，使其不会坍塌。等建筑物完全凝固，就可以把这些沙子收集起来重新利用。
为了证明自己的理念，D造型公司已经制作了一个形如镂空蛋壳的样品。本文无意从美学角度评价这个蛋壳。但从工程建造的角度来说，它的建造过程确实是个了不起的创新。
ESA的项目负责人洛伦特。潘巴古安说：“土质材料的3D打印技术已经能制造整幢建筑物了。我们的工业团队正在研究，能否在月球上也实现类似的打印建造。”
具体方案
“培养加伙伴”公司为ESA设计的穹顶建筑方案，建筑物的外壁则是由蜂窝材料构成的防护层，可以抵挡微流星、宇宙射线，也可以保持建筑内部的气压。至于蜂窝材料本身，其结构强度大、重量轻的优点早已在航空航天等领域得到了证明。
D造型公司已经用模拟月球沉积土的材料打印出了一块重1.5吨的蜂窝材料样品。为此，D造型公司搭建了一个6米宽的框架，打印机的喷头阵列在框架内移动，把粘性的溶液喷到沙粒状的建筑材料上。待溶液和沙粒一起凝固，就形成了大理石一般质地的坚固结构体。D造型公司说，这和海浪塑造珊瑚礁的原理是一样的。
这东西看起来其貌不扬，色泽与秦砖汉瓦无异。不过，要是能在月球上把它打印出来，就是一个重大的进步了。
具体到月球上的打印，D造型公司介绍说，要先把氧化镁和月壤混合起来，然后用粘性的“墨水”把材料转化成石质。目前D造型公司的第一代演示用打印机每小时可以建造2米高的建筑，每年可以建造2500平方米的建筑。下一代打印机将实现每小时3.5米的建造速度。据说，这比传统建筑手段快上4倍，而成本低30%～50%。另外，由于建设过程中几乎不需要工人在建筑物内穿梭或实施高空作业，因此安全性很高，也无需采取传统建设中的大量安全防护措施，成本进一步降低。
“培养加伙伴”公司负责建模的专家艾克赛尔维尔·迪克斯特里尔说，“为了展开实践活动，我们正在掌握如何设计适应地球上极端气候的建筑，并探究使用建筑物所在地的、可以持续供应的材料能带来什么环保上的好处。月球基地也将遵循同样的理念。”
月球基地的地基可能要从地球上运去，然后这个环形地基上一个一个地把穹顶打印出来。打印的过程可以由机器人进行，无需派送航天员。蜂窝结构也可以让“墨水”的用量尽可能减少，降低对发射服务的压力。
目前，D造型打印机已经在模拟月球表面的真空、低温环境中试运行，工作正常。
不过，要真正在月球上把考察站打印出来，还需要解决不少问题。首先是打印机的构造。首先需要搭建一个尺寸比考察站大一些的框架，使打印机喷头在其中运动。但是要在月球上搭建一个这么大的框架，难度就有点高了。另外一个问题就是供电，打印机显然是需要用电的，而且所需要的功率不会很小。是为它铺设一片巨大的太阳电池阵，还是发射一个微型核电站上去？这恐怕要工程师们费些脑筋。ESA考虑把这个穹顶建设地点选择在月球南极附近，这里终年有阳光照射，可能是要采用太阳能供电。
不过，只要相关技术取得突破，在月球上盖房子的难度就会大为降低。只要不停地运“墨水”上去，就可以源源不断地打印出一座又一座房子来。也许某一天，连“墨水”也可以在月球上生产了。到那时候，移民月球就不再是假想了吧。
传统设计上的月球基地建设，都要从地球上运去各种建筑材料和构件，用航天员和机器人搭建。因为月球上的重力只有地球上的六分之一，所以建筑工作要比地球上轻松得多。不过真正困难的部分是把材料、构件和施工机械运上去。想当年美国为了实施阿波罗计划，建造了巨大的“土星”五号火箭，最后登上月球的只是一个小小的登月舱。如果要建设月球基地，还不得消耗几十甚至上百枚“土星”五号？这样庞大的成本，恐怕会让预算委员会突发心脏病的。
如果把一个人丢到荒郊野岭，他多半会寻觅些树枝、草叶，在合适的地点搭个窝棚。如果没有条件搭窝棚，也可以挖个地洞容身。如果时间充裕，可以用水、泥土和干草建起“干打垒”的房子。总之就是从周围环境中寻找建筑材料。那么，月球上不缺泥土也不缺石头，是不是可以就地取材建房子呢？
月球表面有一层厚厚的月壤，阿姆斯特朗就是在这样的土层上留下了自己那个著名的脚印。不过月球上没有水也没有干草，如果想用月壤建设“干打垒”的房子，就要多动一番心思。
3D打印的穹顶
最近，两家英国公司的技术成果为“月球干打垒”创造了条件。
其中一家公司叫做Foster+Partners，翻译过来就是“培养加伙伴”。“培养加伙伴”加入了由欧空局主导，意大利Alta SpA公司、比萨大学等参加的委员会，专门研究如何就地取材，在月球上建立一个供4人居住的考察站。“培养加伙伴”本身是一家新概念建筑的设计和营建企业，专门负责设计一些奇形怪状、完全不符合传统结构的建筑乃至建筑群。
“培养加伙伴”提出的月球考察站由4座穹顶建筑组成，彼此通过甬道相连，可以为居住其中的考察人员提供气密和防辐射、防流星撞击的生存环境。不过这些穹顶建筑如何建造出来呢？显然不可能由航天员用手掌和着泥浆一点点拍出来。这里就要用到另一家公司——D造型公司——的成果了。
D造型公司研制的是一种3D打印机。这种东西如今已经不是新名词了，也有人把它称为增材制造。一般原理是采用逐渐增加材料的方法成形零件。因为这种成形方法不需要模具，因而又被称为实体自由成形技术或快速成形技术。
3D打印用于制造机械零件时，一般是用激光或者紫外线烧结粉状的材料。不过D造型公司的思路和制造机械零件完全不同，他们打算用沙砾材料打印整座建筑物。如果说制造机械零件的3D打印过程类似于激光打印的话，D造型公司的思路就是喷墨打印了。
具体的操作也很容易，只要把建筑的CAD模型输入打印机控制程序，就可以直接打印了。至于打印机本身，其框架结构和喷头部很轻巧，两个人就可以搬走。一旦组装完成开始工作，只要源源不绝地为它供应原料，D造型打印机就可以持续工作，把地基、承重墙、楼梯、隔离墙、支柱、屋顶一层层喷出来，甚至可以同步喷出装饰雕塑、浮雕和布线用的沟槽。每次打印的单层厚度是5毫米～10毫米。打印完成后，需要24小时让粘性溶液和沙粒凝固。然而如果每打印一层就等24小时的话，这效率也太低了。对此，D造型公司解释说，在打印层旁边会有大量沙粒没有被喷上粘性溶液，它们会在建造期间为凝固中的材料提供支撑，使其不会坍塌。等建筑物完全凝固，就可以把这些沙子收集起来重新利用。
为了证明自己的理念，D造型公司已经制作了一个形如镂空蛋壳的样品。本文无意从美学角度评价这个蛋壳。但从工程建造的角度来说，它的建造过程确实是个了不起的创新。
ESA的项目负责人洛伦特。潘巴古安说：“土质材料的3D打印技术已经能制造整幢建筑物了。我们的工业团队正在研究，能否在月球上也实现类似的打印建造。”
具体方案
“培养加伙伴”公司为ESA设计的穹顶建筑方案，建筑物的外壁则是由蜂窝材料构成的防护层，可以抵挡微流星、宇宙射线，也可以保持建筑内部的气压。至于蜂窝材料本身，其结构强度大、重量轻的优点早已在航空航天等领域得到了证明。
D造型公司已经用模拟月球沉积土的材料打印出了一块重1.5吨的蜂窝材料样品。为此，D造型公司搭建了一个6米宽的框架，打印机的喷头阵列在框架内移动，把粘性的溶液喷到沙粒状的建筑材料上。待溶液和沙粒一起凝固，就形成了大理石一般质地的坚固结构体。D造型公司说，这和海浪塑造珊瑚礁的原理是一样的。
这东西看起来其貌不扬，色泽与秦砖汉瓦无异。不过，要是能在月球上把它打印出来，就是一个重大的进步了。
具体到月球上的打印，D造型公司介绍说，要先把氧化镁和月壤混合起来，然后用粘性的“墨水”把材料转化成石质。目前D造型公司的第一代演示用打印机每小时可以建造2米高的建筑，每年可以建造2500平方米的建筑。下一代打印机将实现每小时3.5米的建造速度。据说，这比传统建筑手段快上4倍，而成本低30%～50%。另外，由于建设过程中几乎不需要工人在建筑物内穿梭或实施高空作业，因此安全性很高，也无需采取传统建设中的大量安全防护措施，成本进一步降低。
“培养加伙伴”公司负责建模的专家艾克赛尔维尔·迪克斯特里尔说，“为了展开实践活动，我们正在掌握如何设计适应地球上极端气候的建筑，并探究使用建筑物所在地的、可以持续供应的材料能带来什么环保上的好处。月球基地也将遵循同样的理念。”
月球基地的地基可能要从地球上运去，然后这个环形地基上一个一个地把穹顶打印出来。打印的过程可以由机器人进行，无需派送航天员。蜂窝结构也可以让“墨水”的用量尽可能减少，降低对发射服务的压力。
目前，D造型打印机已经在模拟月球表面的真空、低温环境中试运行，工作正常。
不过，要真正在月球上把考察站打印出来，还需要解决不少问题。首先是打印机的构造。首先需要搭建一个尺寸比考察站大一些的框架，使打印机喷头在其中运动。但是要在月球上搭建一个这么大的框架，难度就有点高了。另外一个问题就是供电，打印机显然是需要用电的，而且所需要的功率不会很小。是为它铺设一片巨大的太阳电池阵，还是发射一个微型核电站上去？这恐怕要工程师们费些脑筋。ESA考虑把这个穹顶建设地点选择在月球南极附近，这里终年有阳光照射，可能是要采用太阳能供电。
不过，只要相关技术取得突破，在月球上盖房子的难度就会大为降低。只要不停地运“墨水”上去，就可以源源不断地打印出一座又一座房子来。也许某一天，连“墨水”也可以在月球上生产了。到那时候，移民月球就不再是假想了吧。