近日，国家数字建造技术创新中心丁烈云院士团队在中国工程院院刊主刊《Engineering》（影响因子12.8）上发表了题为“Properties and Characteristics of Regolith-Based Materials for Extraterrestrial Construction（面向地外建造的星壤基材料性能与表征）”综述论文。中心周诚教授与高玉月博士生为本文的共同第一作者，丁烈云院士、东南大学缪昌文院士为共同通讯作者。

纵观人类深空探测历史与进程，人类深空探测的核心目标已从“认识深空”逐渐转变为“认识与利用并重”，地外基地建设成为历史必然。目前，我国正在实施探月工程四期，2028年前后嫦娥8号将开展月球原位资源利用试验，并构建月球科研站基本型。其中，原位资源利用（In Situ Resource Utilization, ISRU）技术因能减少从地球运输的资源，提高深空探测效率，被世界航天强国列为重点发展方向。地外星壤作为原位资源利用的重要物质基础，可通过改性聚合、烧结熔融等方法固化成形为星壤基材料及结构构件，从而支撑深空探测的可持续发展。众所周知，地外建造面临着与地球上不同的大气、重力、温度、辐射、磁场、震动等极端环境条件，被Science、Nature等列为重大科学和技术挑战。面向地外建造的星壤基材料关键工程性能是什么，如何准确表征并进一步提升星壤基材料的关键工程性能，以满足极端环境下地外建造与长期服役的需求，受到了学术界的广泛关注与讨论，已成为地外建造和先进工程材料交叉领域的研究前沿。

图1. 地外星壤基材料的关键工程性能

科研团队系统梳理与总结了地外星壤基材料关键工程性能及其表征的研究进展，分析了星壤基材料的典型原位固化成形方法，阐明了地外星壤基材料三大关键工程性能，即力学性能、热学/光学性能以及辐射屏蔽性能，如下图所示。重点凝练了目前表征地外星壤基材料关键工程性能面临的主要挑战，包括如何全面、长期与真实的表征地外星壤基材料关键工程性能；展望了地外星壤基材料关键工程性能及其表征的未来研究方向，包括多物理场耦合条件下的高通量表征方法、极端环境下的加速寿命试验与地外高保真原位试验及测试等。为此，华中科技大学国家数字建造技术创新中心申请中国空间站科学实验和技术试验项目并获得立项，以开展模拟月壤烧结样品的空间站舱外暴露实验并研究其长期服役性能，进一步促进地外建造和先进工程材料交叉领域的发展。

上述工作得到了国家重点研发计划项目（2023YFB3711300, 2021YFF0500300）、中国工程院战略研究与咨询项目（2023-XZ-90, 2023-JB-09-10）的大力支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.11.019