月球基地建设正成为全球深空探测的新焦点，而如何利用月球本土资源解决建筑材料问题，成为各国科研团队攻克的关键难题。传统方案依赖地球运输建材，但每公斤太空运输成本高达10万美元，且重型火箭单次运力有限，难以支撑大规模基地建设。在此背景下，月壤制砖技术凭借其“就地取材”的优势，成为破解资源困境的核心路径。月球表面覆盖着约10¹⁶吨月壤，其平均厚度达5-10米，若能将其转化为建筑用砖，不仅可降低90%以上的运输成本，更将为月球基地的可持续建设奠定基础。
月壤的成分与地球土壤差异显著，其形成于陨石撞击、宇宙辐射与太阳风的共同作用，颗粒直径多在10-100微米之间，且含有大量尖锐的玻璃质颗粒。根据嫦娥六号带回的样本分析，月壤主要成分为氧化物（SiO₂占比45.2%、Al₂O₃占比24.1%），游离铁含量高达2.3%（地球土壤不足0.1%），并含有微量氦-3和稀土元素。这种“高硅高铝高钙”的特性虽与地球黏土相似，但缺乏水分与有机质，且颗粒流动性强，直接成型难度极大。月球昼夜温差达310℃，宇宙辐射与陨石撞击频繁，要求月壤砖必须具备耐高温、抗低温、抗辐射及抗冲击的综合性能。
全球12个国家和地区已投入月壤制砖技术研发，中国、美国、欧盟与俄罗斯处于第一梯队。中国团队基于嫦娥六号真实月壤，率先突破“无粘结剂微波烧结技术”，技术成熟度达TRL 6级（工程原型验证阶段）。美国通过阿尔忒弥斯计划，联合高校研发“月壤3D打印技术”，2025年用模拟月壤打印出抗压强度28MPa的小型构件；欧盟采用“激光烧结+聚合物粘结”方案，但需依赖地球运输的粘结剂；俄罗斯则尝试“月壤-金属复合烧结”，虽抗压强度达35MPa，但能耗过高难以量产。据预测，2030-2040年全球月球基地市场规模将达5800亿美元，月壤利用技术占比超30%，技术主导权竞争已进入白热化阶段。
中国航天科技集团研发的“无粘结剂微波烧结月壤砖”，通过六大步骤实现全流程自动化生产。第一步为月壤采集与预处理：月球车在1-3米深度采集月壤，通过振动筛过滤直径大于5mm的岩石，再经三层筛网分级为粗、中、细颗粒（比例3:4:3），粗颗粒经球磨机研磨至0.1mm以下，并加热至150℃去除微量水分。预处理后月壤堆积密度提升至1.85g/cm³，空隙率降至28%。第二步为成型工艺：采用“3D打印预成型+模压致密化”复合技术，3D打印以月壤与玻璃质颗粒混合为原料，按标准砖模型（10cm×10cm×20cm）分层喷射，每层0.2mm，打印速度5cm³/min；模压阶段施加200MPa压力持续3分钟，使砖体密度达1.7g/cm³，强度提升至5MPa。模具采用月球陶瓷涂层，游离铁颗粒充当润滑剂，确保成型均匀性。
第三步为微波烧结：利用月球太阳能驱动2.45GHz微波发生器（功率5kW），分四阶段加热砖体：预热至600℃排除气体，熔融至1100℃使氧化物软化，保温促进粘结相扩散，最后自然冷却至200℃以下。该技术能耗仅为传统高温烧结的60%，单块砖能耗约5kWh，相当于月球基地1㎡太阳能板1日发电量。烧结后砖体密度达2.3g/cm³，较模压阶段提升35%。第四步为表面处理：金刚石砂轮抛光使表面粗糙度Ra≤0.8μm，减少辐射侵蚀；微波二次加热至800℃持续5分钟，熔融表面玻璃质成分填补孔隙，进一步提升耐久性。经测试，处理后的月壤砖可耐受月球极端环境，未出现开裂或风化现象。
目前，中国团队已完成月壤砖的工程原型验证，下一步计划在月球真实环境中测试其长期性能。若技术成熟，月球基地建设将摆脱对地球补给的依赖，实现“自给自足”的闭环生态。例如，一块标准月壤砖可承受10吨压力，足以支撑月球基地的墙体结构；其内部孔隙率低于5%，可有效屏蔽宇宙辐射；而烧结过程中保留的氦-3，更为未来核聚变能源开发提供了潜在资源。随着技术的迭代，月壤制砖有望从实验室走向规模化应用，开启人类深空探索的新纪元。
