真厲害
首臺月壤打磚機研制成功
“月球房”離我們越來越近
近日，我國首臺月壤打磚機在深空探測實驗室研制成功，這種打磚機可以利用聚光太陽能將月壤熔融成型，未來可以實現(xiàn)用月球的土建設(shè)月球的房子。
這套裝置的成功研制經(jīng)歷了哪些階段？由它制成的月壤磚有哪些特點？從“月壤磚”到“月球房”，還需要完成哪些步驟？圍繞這些熱點話題，7月26日，記者專訪了相關(guān)專家。
一問：月壤打磚機樣機如何研制？
“從方案構(gòu)想到樣機成型，月壤打磚機的研發(fā)歷時約2年，走過了方案論證、產(chǎn)品研制和工藝迭代三個關(guān)鍵階段?！鄙羁仗綔y實驗室未來技術(shù)院工程師楊洪倫介紹道。
在方案論證階段，科研團(tuán)隊針對太陽能聚光技術(shù)開展了一系列驗證試驗，最終選擇了菲涅爾透鏡聚光、薄膜透鏡聚光等類型的聚光方式；在月壤成型方面，通過論證采用了粉末燒結(jié)和粉末床熔覆成型技術(shù)路線，為后續(xù)研發(fā)指明方向。
在產(chǎn)品研制階段，科研人員重點針對能量高效匯聚—傳輸、月壤致密化輸運等問題，開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
“月壤打磚機需要實現(xiàn)3000倍以上聚光太陽能傳輸，光纖束易發(fā)生燒蝕損壞。我們和合作團(tuán)隊針對光纖束，開展了近百次工藝試驗和性能測試，研制新型能量傳輸光纖束，打破光纖能量傳輸效率低、易燒蝕等難題；針對月壤致密化輸運，開展多類型月壤輸運機構(gòu)仿真、優(yōu)化設(shè)計和實驗驗證，最終提出復(fù)合式月壤鋪展機構(gòu)，實現(xiàn)月壤致密化、均勻輸運?！睏詈閭愓f。
在工藝迭代方面，月球上月壤礦物復(fù)雜，不同區(qū)域的月壤存在明顯差異，月壤打磚機需要適應(yīng)不同類型月壤，為此科研人員配制月海玄武質(zhì)、高地斜長質(zhì)、純斜長巖等多種模擬月壤，在打磚機開展了反復(fù)試驗，最終完成樣機迭代改進(jìn)。
二問：月壤磚怎么制成？
月壤打磚機，又稱“月壤原位3D打印系統(tǒng)”，是由深空探測實驗室自主研發(fā)。
月壤打磚機的工作原理是通過一個拋物面反射鏡實現(xiàn)太陽能的高倍匯聚，并通過光纖束進(jìn)行能量傳輸，在光纖束的末端產(chǎn)生3000倍以上的太陽能聚光比。通過精確的光學(xué)系統(tǒng)，太陽光被聚焦到一個小點，迅速將其溫度提高至1300℃以上，從而實現(xiàn)月壤的融化。
“由于實驗場位于室內(nèi)，不具備太陽直射的條件，因此研制團(tuán)隊使用了太陽模擬器，將3000倍太陽光的能量傳遞到模擬月壤上，進(jìn)行月壤熔融試驗?！睏詈閭愓f。
值得一提的是，這臺裝置制成的月壤磚是100%原位月壤資源，無需其他任何添加劑。同時月壤具備高強度、致密化等特點，除了建房子，還可以滿足設(shè)備平臺、路面等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求。
三問：建造“月球房”還需完成哪幾步？
記者走進(jìn)位于安徽合肥高新區(qū)的深空探測實驗室，實驗室工作人員正在調(diào)試這臺設(shè)備。
“盡管月壤打磚機已取得階段性突破，但要在月球上真正建成房屋，仍需跨越多重技術(shù)障礙?！睏詈閭悓τ浾哒f。
楊洪倫說，在月面高真空、低重力等極端環(huán)境條件下，月壤磚難以獨立實現(xiàn)月面人居結(jié)構(gòu)建設(shè)，“月壤磚主要承擔(dān)艙體表面防護(hù)功能，還需要與剛性結(jié)構(gòu)艙、柔性氣囊艙等建造方式相結(jié)合，方能完成月面房屋建設(shè)?！?/p>
實現(xiàn)這一目標(biāo)需分三步走：
一是進(jìn)一步開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，完成月壤磚制造、建筑構(gòu)件搭建、建筑物結(jié)構(gòu)評估等一系列技術(shù)突破和全流程驗證；
二是通過航天工程任務(wù)，完成月壤打磚機和建造作業(yè)的月面真實條件下技術(shù)驗證；
三是研制可承受人居艙室氣壓的艙段，并與月壤打磚機、月面作業(yè)機器人協(xié)同工作，形成完整的月面建筑施工體系，最終完成房屋建造。
隨著這些技術(shù)的逐步突破，人類在月球上“用本土材料建房子”的夢想正從科幻走向現(xiàn)實。而這臺月壤打磚機，無疑是鋪就這條“登月建房”之路的第一塊“基石”。
據(jù)科技日報微信公眾號
真漂亮
9533米深海發(fā)現(xiàn)“吃”硫化氫和甲烷的生命群落
據(jù)新華社電 在水深9533米的海底世界，存在著目前已知最深的化能合成生命群落。它們不依賴陽光，而是利用地質(zhì)流體中的化學(xué)反應(yīng)獲取新陳代謝所需能量。由中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所主導(dǎo)的研究團(tuán)隊，在西北太平洋的千島—堪察加海溝和阿留申海溝發(fā)現(xiàn)了這些生命群落及伴生流體活動，相關(guān)研究成果7月30日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表。
科研人員利用“奮斗者”號全海深載人潛水器，首次在9533米的深淵及綿延2500公里的海溝底部，發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的化能合成生命群落和甲烷儲庫。這些生命群落主要由深海管狀蠕蟲和雙殼類軟體動物組成，它們依靠富含硫化氫和甲烷的流體維持生命。
通過地球化學(xué)分析，這些環(huán)境中的甲烷，是由沉積層深處的微生物不斷將由有機質(zhì)分解的二氧化碳轉(zhuǎn)化而來的，表明深淵海底之下還存在前所未知的、龐大活躍的深部生物圈。這一發(fā)現(xiàn)也直接挑戰(zhàn)了“深淵生態(tài)系統(tǒng)主要依靠從海洋表層沉降的有機顆粒和動物殘骸維持”的傳統(tǒng)觀點，為理解深海碳循環(huán)的復(fù)雜機制提供了全新視角。
此外，據(jù)科研人員介紹，該研究不僅發(fā)現(xiàn)了化能合成生命新物種，也證明化能合成生命可能深刻影響著深淵生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及全球碳循環(huán)?？茖W(xué)家們推測，這一現(xiàn)象不是個例，在全球深淵海溝存在一條“化能生命長廊”。
本次研究是“全球深淵探索計劃”的重要組成部分。這項國際科研計劃由中國科學(xué)院主導(dǎo)，旨在利用先進(jìn)的深潛技術(shù)揭開地球深淵奧秘。
挺可愛
發(fā)現(xiàn)并命名深海章魚新種飛天煙灰蛸
近日，中國科學(xué)院海洋研究所發(fā)現(xiàn)并命名了一種深海章魚新種——飛天煙灰蛸（shāo）?？蒲腥藛T結(jié)合整合分類學(xué)方法，分析了章魚類的系統(tǒng)演化關(guān)系，并探討了章魚在深海環(huán)境中的適應(yīng)性，相關(guān)成果在國際學(xué)術(shù)期刊《生物多樣性與進(jìn)化》發(fā)表。
煙灰蛸屬于頭足綱八腕目有須亞目，是一類生活在深海的章魚。新種飛天煙灰蛸發(fā)現(xiàn)于西太平洋卡羅琳海山水深1240米處，體長約20厘米，通體呈半透明的橙紅色，皮膚質(zhì)地柔軟呈膠質(zhì)，鰭鈍圓，內(nèi)殼較為光滑，并具有七排同形齒的齒舌。因它在水中游動時會優(yōu)雅地收縮或舒張腕間膜，配合形似“大耳朵”鰭的拍打，宛如在水下翩翩起舞的精靈，研究人員以敦煌壁畫中的“飛天”仙女為靈感，將其命名為飛天煙灰蛸。
研究團(tuán)隊基于遺傳信息分析結(jié)果，證實了煙灰蛸屬的分類地位，并為其單系性提供了證據(jù)支持。此外，研究還為近期有須類章魚的分類學(xué)修訂提供了新的佐證，確認(rèn)有須亞目可細(xì)分為面蛸超科和須蛸超科兩個單系群?；诠派飳W(xué)證據(jù)，推測現(xiàn)生深海頭足類的共同祖先可能起源于淺海環(huán)境。
本研究不僅豐富了深海生物多樣性認(rèn)知，還為理解章魚類的進(jìn)化與適應(yīng)機制提供了新線索。
據(jù)央視一套微信公眾號
很堅硬
鉆石里的“六邊形戰(zhàn)士”實現(xiàn)人工合成
據(jù)新華社電 大眾所熟知的金剛石是自然界中的最堅硬的物質(zhì)之一。研究發(fā)現(xiàn)，在隕石中被發(fā)現(xiàn)的六方金剛石，其硬度高于普通金剛石，具有更高價值，然而高純度六方金剛石的人工合成一直是世界難題。我國科學(xué)家日前成功合成百微米級的六方金剛石，該成果7月30日發(fā)表于國際期刊《自然》。
金剛石的碳原子排布呈四面體網(wǎng)格狀，堅硬又耐磨，被稱為“硬度之王”。然而這一結(jié)構(gòu)也有弱點：某些平面一旦受力，就容易錯位滑移，限制其強度。于是科學(xué)家把眼光投向另一種結(jié)構(gòu)更精美、性質(zhì)更優(yōu)越的超級鉆石——六方金剛石。
六方金剛石的形成條件極為苛刻，人工合成最大難點在于高溫高壓下六方金剛石的形成能量高于普通金剛石，因此高溫高壓產(chǎn)物常以普通金剛石為主，而難以得到六方金剛石。
我國科學(xué)家創(chuàng)新提出了一種由石墨到六方金剛石轉(zhuǎn)變的方法，在可控的高溫高壓、準(zhǔn)靜水壓條件下，壓縮和加熱石墨單晶，最終得到高純度六方金剛石。
“普通金剛石的碳原子以相同的鍵長相連接。而我們合成的六方金剛石碳原子之間存在兩種不同鍵長，四分之一的‘碳-碳’鍵更短更強，克服了金剛石密堆積面易滑移的弱點，具備更優(yōu)越的硬度、韌性?！闭撐耐ㄐ抛髡邨钗母镎f。
論文第一作者、北京高壓科學(xué)研究中心研究員楊留響介紹，高純度六方金剛石的合成，歸功于兩項關(guān)鍵技術(shù)：一是選擇純度高、無雜質(zhì)的天然石墨單晶，有助于得到純度更高、微米級大小、結(jié)構(gòu)有序的六方金剛石樣品；二是采用恰當(dāng)?shù)奶綔y手段——研發(fā)人員給石墨晶體不斷加壓，并用高壓原位X光觀測樣品變化，避免了密堆積面的滑移，最終制得純凈、未變形的六方金剛石塊體。
“這項工作為下一步類金剛石材料研究奠定方法基礎(chǔ)。六方金剛石更加出色的硬度、導(dǎo)熱性、光學(xué)性能、量子特性等，也將為超硬材料和高端電子器件研發(fā)開辟新路徑?！备邏何锢韺W(xué)家、中科院外籍院士毛河光說。
1.工作人員正在調(diào)試月壤打磚機設(shè)備。
2.堪察加海溝化能生命群落。
3.在堪察加海溝拍攝的管狀蠕蟲。
4.阿留申海溝化能生命群落。
5.飛天煙灰蛸外部形態(tài)圖。
6.常見金剛石的碳原子結(jié)構(gòu)排列（左）與六方金剛石的碳原子排列示意圖。
（責(zé)任編輯：梁艷）
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