近日，科学家宣称，月球表面有朝一日可能遍布用铺路板铺设的公路网。这些铺路板由利用巨型透镜熔化的月尘制成。

在一项可能为未来登月行动奠定基础的研究中，科学家发现，等到人类开始较长久地停留在月球上时，要想在月球表面铺设可供运输宇航员和设备的坚实道路，无需从地球运来建筑材料。科学家利用模拟月尘来测试激光束。他们发现，激光束可以精准熔化月尘。月尘随后冷却并形成三叶草状的空心固体板，这些固体板可以互扣形成铺路板。

对月球的探索永无止境

月球，是地球唯一的天然卫星，与人类文明息息相关。从上古时期开始，人类遥望皓月，编织了美丽的神话故事。几千年春秋，人类对月球的探索永无止境。

虽然美国和前苏联已经对月球进行了9次采样，但采样区主要集中在月球正面的低纬度地区，覆盖范围小。因此，长久以来，月球的形成和演化依然有许多未解之谜。仅仅依靠天文观测、遥感探测，许多众多科学问题无法深入研究。而如果有来自月球的样品，人们就可以研究月球内部物质组成，研究月球的起源与演化，研究月球外来物质和能量的信息……所以，月球的研究需要更多的样品。

2020年12月17日，我国嫦娥五号(Chang’e-5，简称CE5)成功采集返回1731克珍贵的月球土壤，是人类继美国和前苏联探月任务之后40多年来首次获得的月球样品。

月壤是认识地月系统早期演化的窗口，可以启发我们如何利用月球资源。嫦娥五号探测器采样地点在月球“风暴洋”北部吕姆克山脉附近，经纬度为51.916°W，43.058°N。与之前国家采样地点的太空环境截然不同，我国这次采集月球中高纬度的月壤，是迄今为止纬度最高的月壤。

同时，嫦娥五号月壤中火山玄武岩的年龄为20亿年，是最年轻的月球玄武岩样品。而且，嫦娥五号月壤采样地点的月幔非常干，并不像其他国家的月球样品研究给出的那样高的水含量。所以，对嫦娥五号月壤的深入研究将极大地突破人类对月球认知的知识边界。在样品返回后，科学家利用最先进的技术对月壤开展了全面而系统的分析，使得人类对月球的认识发生质的飞跃。

人类准备在月球上造路

扩大人类在太阳系存在的下一步将在月球上进行。可以说，在月球上开车并不是一个安全的旅程。问题不在于颠簸。而是粉末状的细粉尘。这些微小的带电粒子被搅动到低重力环境中，悬浮在太空中，对地球上一般机械的复杂运转结构成重大危害。

由于月球重力较低，月球车穿过月球土壤时产生的悬浮尘埃对探月任务来说也是一个重大风险，因为它会影响探测车的系统。缓解这一问题的一个解决方案是在月球上修建道路和着陆场。此外，为了提高未来月球任务的可持续性，必须开发原位资源利用（ISRU）技术。

如果有一天人类在月球表面生活很长一段时间，我们也许能够将这些泥土或风化层变成平坦、干净的道路。您所需要的只是一个大镜头。“为了巩固月球风化层的大型结构，欧洲航天局 (ESA) 项目‘PAVER’——为大面积烧结风化层铺平道路——研究了用大束聚焦光束熔化风化层是否合适。德国阿伦大学工程师胡安·卡洛斯·吉内斯·帕洛马雷斯领导的团队在自然杂志（Nature）发表了新论文探讨了其可能性。

《科学报告》12日发表的一项概念验证研究表明，使用激光融化月壤能造出更坚硬的层状物质，这种方式可在月球上建造道路和着陆坪。尽管这些实验是在地球上使用月尘替代物进行的，但展示了技术的可行性，表明其可在月球上复现。

德国阿伦应用技术大学、联邦材料研究与测试中心等机构的科学家，此次用二氧化碳激光融化了一种被称为EAC-1A的细颗粒材料（由欧洲空间局研发，作为月壤替代物），以模拟月尘在月球上如何被聚焦的太阳辐射融化成固态物质。团队实验了不同强度和大小的激光束（分别达到12千瓦和100毫米宽），以创造出坚固的材料。但他们发现，采用交叉或重叠激光束会导致破裂。为此他们开发了一种策略，利用45毫米直径的激光束制造出一种边长约250毫米、中央空心的类似三角形结构，它们可以彼此相嵌，在大面积月壤中创造出坚实表面，作为道路和着陆坪。

团队计算出，要在月球上再现这一方法，需要从地球运输一个约2.37平方米的透镜过去，作为阳光聚焦器代替激光。所需设备体积较小，这在未来的月球任务中可能是一个优势。

月球基建到底可行吗？

论文中提道：烧结是利用压力或热量将小颗粒形成固体物质而不液化材料的过程。“这项研究的结果证明了这种技术在现场制造具有联锁能力的大型样品的可行性，这些样品可以直接在月球表面制造并安排用于铺路应用。”

在规划人类在月球上的行动基地时，我们需要从地球运送的物品越少越好。说起来容易做起来难。毕竟，上面的东西并不多。有岩石和灰尘；其表面层被称为月球风化层。可能有一些冰。还有充足的阳光；农历昼夜周期持续 28 天。吉内斯·帕洛马雷斯和他的团队希望确定月球上现有的材料是否可以用来制造用于建造道路的材料。他们认为，透镜可以用来聚焦阳光，从而产生一束热得足以融化月球尘埃的光束，从而形成可以铺路的连锁瓷砖。

他们的实验是使用一种名为 EAC-1A 的细灰色粉末进行的。这是欧洲航天局开发的月球风化层的模拟物，是与月球上发现的矿物比例相同的矿物混合物。他们还使用了 CO2 激光器，这种激光器通过二氧化碳释放电流，产生直径为 45 毫米（1.8 英寸）的光束。他们将这束光束聚焦在 EAC-1A 上，并在灰尘中描绘出图案，以融化可以以互锁图案彼此相邻的特定形状。他们尝试了不同的激光强度，以找到生产瓷砖的最佳热量。

它起作用了。研究人员发现，激光强度与月球上阳光所能达到的强度一致。他们说，由此产生的瓷砖可以在月球上使用月球尘埃和面积为 2.37 平方米（25.5 平方英尺）的菲涅尔透镜制成，以聚焦那里可用的阳光——综合考虑，这是一个相当小的设备。

研究人员还测试了瓷砖的强度，考虑到月球设备可能很重。他们发现烧结材料的强度与混凝土相当。有了这个，月球探险家可能会制造出大约 250 毫米（9.8 英寸）宽的瓷砖来铺设道路和着陆场，从而减少月球表面上方的有害灰尘量，避免磨损设备和堵塞精密机械。下一步是研究材料的坚固性。尽管它很坚固，但很容易破裂，这可能与他们使用显微镜和扫描发现的微观缺陷有关。尽量减少这些缺陷将使月球道路更加坚固。

“我们能够把材料固化到超过20毫米的深度，这是相当厚实的。”该研究的通讯作者詹斯・冈斯特教授告诉BBC科学聚焦，“我们对固化材料的力学性能非常满意。”目前还需要进一步的研究来完善这个制造过程，然而，冈斯特相信在未来十年内是可能实现的，正好赶上像阿尔忒弥斯重返月球和美国国家航空航天局（NASA）的月球门户等任务。