参考嫦娥五号带回样本人工合成 城大制高仿真月壤 助力国家探月任务
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本港大学积极参与国家航天科研,惟月球资源开发所需的地面实验,一直面对真实月壤样本稀少的限制。香港城市大学团队按嫦娥五号带回样本的成分与结构,制成第一代高仿真月壤模拟材料,并完成打印试验。
带领研究的城大材料科学及工程学系教授李扬扬表示,团队将进一步开展技术研究,推动航天科技创新及产业应用,并深化深空探索前沿研究,以助力国家航天事业发展。\大公报记者 郭如佳
城大表示,嫦娥探测器两次带回的月壤样本合共仅约3.6公斤,地面科研因而主要依赖人造模拟物,惟传统模拟材料从地球天然矿物提取,可能混有杂质,处理程序亦较繁复。李扬扬又指出,即使属同类矿物,地球与月球的地质环境差异亦可能令其微观结构和性质有所不同,使用传统模拟材料进行研究,或会致使误判,令太空任务产生损失。
有助改善月球车设计
月球车是需要模拟月壤作测试的设备之一,松软的月壤容易使车轮打滑,尖锐细小的月尘则可能卡住机械零件,若积聚在太阳能电池表面,更会影响发电效率。城大指出,模拟月壤的材质及颗粒特征若更贴近实况,便有助改善月球车的设计。
城大研究团队采用水解法人工合成模拟月壤,藉调控反应条件及热处理温度,控制矿物比例、晶体结构和颗粒等特征。按照嫦娥五号样本的元素、材料结构,团队已设计合成反应实验及成功制备了四种目标矿物及月壤中的非晶质成分,并成功打印第一代模拟月壤。城大表示,下一步将研究材料的力学和热学特性,以评估其应用于月面建造等地外环境的可行性。
城大机械工程学系讲座教授、项目共同研究员吕坚表示,高仿真月壤有助推动地外资源开发及降低相关实验风险,对国家探月计划以至未来深空探索具有重要意义;不同天体的矿物组成有一定共通之处,模拟月壤的成果可望为火星等深空探测提供参考。
创新科技署资助研究计划
城大又指出,研究项目亦为年轻科研人才提供了参与国家重大科研任务的机会,其中,城大材料科学及工程学系研究助理教授李弘坤便透过参与模拟月壤研发,将过往在矿物合成、仿生矿化等方面的研究成果应用于航天领域,参与支援月球探测及地外资源利用的研究。
研究计划为期三年,获创新科技署“创新及科技支援计划特别征集(航天科技)”资助。项目由城大负责研发模拟月壤,并与中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室合作,利用后者的实验设备进行打印及模拟测试。

