用月壤蓋房子：NASA探索月球3D打印建造技術(shù)

為了支持人類在月球和火星上的長期探索，美國國家航空航天局（NASA）正在推動建筑技術(shù)的革新。其核心目標是利用“就地資源利用”（ISRU）策略，減少對地球物資的依賴，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機器人3D打印技術(shù)，使用當?shù)夭牧辖ㄔ旎A(chǔ)設(shè)施，如居住艙、著陸平臺和輻射防護層等。



核心技術(shù)與材料
MMPACT項目主要使用模擬的月球和火星土壤（即風化層）作為建筑材料，配合水等粘合劑進行混合。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就開始研究這類材料的應(yīng)用。其中，南加州大學的Behrokh Khoshnevis博士提出了“輪廓成型”（Contour Crafting）技術(shù)，在NASA創(chuàng)新先進概念計劃（NIAC）的支持下取得了突破，通過逐層擠出熔融風化層和粘合劑，實現(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還開發(fā)了“選擇性分離燒結(jié)”技術(shù)（Khoshnevis博士被稱為“世界3D建筑打印之父”）。這種方法通過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)境下運行，包括微重力空間站，為未來多場景應(yīng)用提供了靈活性。


△早期SSS樣品，打印于2015年1月

美國德克薩斯州的ICON公司也在積極參與這項技術(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“載人健康與性能類比實驗”項目的一部分，將持續(xù)運行至2026年。

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

南極熊點評
隨著NASA不斷優(yōu)化這些3D打印技術(shù)，人類在月球乃至更遠星球建立可持續(xù)基地的夢想正逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。同時，這些先進技術(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)域帶來革命性的解決方案?？梢哉f，3D打印改變了太空探索的方式，也重塑著我們的日常生活。