新疆科学家突破火星基地建设材料难题

新疆科学家突破火星基地建设材料难题

火星，这颗神秘的红色星球，一直是人类探索太空的重要目标。随着航天技术的飞速发展，人类登陆火星已不再是遥不可及的梦想。然而，要在火星上建立基地，面临的挑战却异常艰巨。其中，建筑材料的供应问题尤为突出。将建筑材料从地球运往火星，不仅成本高昂，而且几乎难以实现。因此，就地取材成为火星基地建设的关键。

近日，中国科学院新疆理化技术研究所（以下简称“新疆理化所”）传来振奋人心的消息。该所研究员马鹏程带领团队，以地球玄武岩为原料模拟火星壤，通过熔融拉丝技术成功制备出连续火星壤纤维。这一突破性研究成果为火星基地建设提供了新的可能。

玄武岩纤维是以天然玄武岩矿石为原料，经过矿石粉碎、熔融、拉丝和涂覆浸润剂后制成的丝状材料。这种材料具有高强度、耐腐蚀、耐极端温度等特性，是建设火星基地的理想选择。

研究团队发现，模拟火星壤在1360℃时可完全熔融，从固态变为液态，再经机器高速拉制，形成连续纤维。单根模拟火星壤纤维的直径仅为头发丝的三分之一，但强度却是同等直径钢纤维的两倍。这种纤维不仅能够承受火星恶劣的环境条件，还具有优异的机械性能。

科研人员采用熔融—牵引法，在不同成纤速度下获得了连续模拟火星壤纤维。实验结果显示，在较低成纤速度下制备的模拟火星壤纤维具有更致密的原子结构和较好力学性能，更容易抵抗外界破坏。而随着成纤速度提高，纤维的拉伸强度和拉伸模量呈下降趋势。

此外，研究团队还从理论上分析了火星低重力、特殊大气等环境条件对纤维成纤过程及性能的影响。这些研究为未来在火星实际环境中制备纤维提供了重要的理论依据。

虽然目前人类尚未获得火星壤实物，但这项研究已经展现出巨大的应用潜力。火星壤纤维可以与同样取自火星的土壤基体相结合，形成复合材料。通过3D打印等技术，这些复合材料可以被打造成各种建筑模块，最终用于建造适应人类生存的火星基地。

新疆理化所副研究员邢丹表示，玄武岩纤维本身是一种不导电的纤维，但科研团队通过技术创新，成功实现了碳纳米材料在纤维表面的可控生长，获得了导电纤维材料。这一突破不仅增加了玄武岩纤维的功能价值，还拓展了其在电磁屏蔽等领域的应用前景。

我国天问三号任务计划在2028年前后实施两次发射任务，实现火星样品返回地球。这一消息让研究团队倍感振奋。马鹏程表示，火星重力、大气等环境条件与地球相差很大，这要求科研人员对相应的生产工艺和设备进行再创新。从理论到实践，还有漫长的一段路要走。

尽管如此，这项研究成果已经为未来的火星探索注入了新的动力。它不仅展示了玄武岩纤维的巨大应用潜力，更为人类移居火星的梦想增添了现实色彩。随着技术的不断进步和创新，相信在不久的将来，我们将在火星上看到由中国科学家设计建造的基地，开启人类探索宇宙的新篇章。