打印模擬月球礦物 城大製高仿真月壤 可改良月球車及其他航天器設計 助力國家探月任務
月壤是覆蓋在月球表面的鬆散沙土層，與地球土壤有本質區別，故是太空科研領域的重要戰略資源。嫦娥探測器曾兩度成功採集並帶回月壤，但只有約3.6公斤。因應國家目前正在積極探索開發月球資源，包括利用月壤打印成建材及部件，故香港城市大學材料科學及工程學系教授李揚揚帶領的團隊，積極製備與真實月壤高度相似的模擬材料，希望深入了解其受熱和化學反應特性，助力國家探月任務。
●香港文匯報記者 高鈺
幾乎所有與月球表面操作相關的工程設計、測試與驗證，都必須依賴月壤模擬物在地球上完成，該材料需要從地球上的天然礦物提取，但這些礦物往往含有雜質，處理程序繁複，而且即使是同類礦物，由於地球及月球的地質環境迥異，相應產生的礦物在微觀結構和材料特性也可能不同。基於傳統人造月壤模擬物開展的研究可能產生誤判，或會在太空任務中造成重大損失。
其中，月球車就是依賴月壤模擬物改良設計及提升表現的太空飛行器。鬆軟的月壤容易讓月球車打滑，而微小但尖銳的月塵容易導致月球車機械結構卡死而故障，若覆蓋在太陽能電池上亦會大幅影響發電效率。月壤模擬物與真實月壤的相似度愈高，可以協助月球車的設計更臻完美。
用水解法精確控制成分
李揚揚的團隊去年4月獲特區政府創新科技署推出的創新及科技支援計劃下的「特別徵集（航天科技）」撥款，正進行為期三年的模擬真實月壤研究。他們採用水解法人工合成月壤模擬材料，更精確地控制其化學成分、礦物比例、晶體結構及顆粒特徵。
團隊與中國空間技術研究院（航天五院）錢學森空間技術實驗室的團隊合作，由城大研發模擬月壤，再由航天五院利用其高度機械化設計與實驗條件，完成打印及模擬測試。
目前，團隊根據嫦娥五號月壤的元素成分、材料結構組成設計了四種關鍵礦物的合成反應實驗，通過調控反應條件與熱處理溫度，成功製備了四種目標礦物與月壤中的非晶質成分，並完成打印第一代模擬月壤，未來將研究其力學及熱學特性，以評估其在月面建造等地外應用潛力。
項目共同研究員、城大機械工程學系講座教授呂堅表示，高仿真月壤對國家探月計劃以至未來深空探索均具重要意義，它能推動地外資源開發及降低相關實驗風險。宇宙天體的礦物組成有一定程度的相似性，成功模擬月壤為其他天體的研究提供重要參考，更可以有效配合如火星探索等活動。
