我国科研团队在嫦娥六号月壤研究方面取得重大突破,首次从微观机理上揭示了月壤具有强黏性的根本原因,并提出了针对性的调控方法,这一成果不仅解答了月球探测领域长期困扰科学界的难题,更为未来月球基地选址、资源开发利用及月面工程建设提供了关键理论指导,相关论文已发表于国际知名学术期刊。
月壤“黏人”之谜:从嫦娥五号到嫦娥六号的探索
月壤,覆盖在月球表面的松散碎屑物,是由亿万年来陨石撞击、宇宙射线轰击及月岩风化作用形成的独特物质,自嫦娥五号 mission 首次带回月壤样本以来,科研人员就发现了一个奇怪现象:月壤在地面模拟环境中表现出极强的黏性,不仅容易粘附航天器表面,影响设备正常运转,甚至在模拟月面作业时,机械臂抓取、月壤搬运等动作都因“黏连”变得异常困难。
嫦娥六号任务作为我国第二次月球采样返回,采集的月壤来自月球背面南极-艾特肯盆地,这一区域的地质年龄更古老,撞击历史更复杂,其月壤特性与嫦娥五号样本存在显著差异,为破解月壤黏性难题,中国科学院国家天文台、中国科学院力学研究所、中国科学技术大学等多家单位组成联合攻关团队,依托嫦娥六号月壤样本,开展了系统性研究。
微观揭秘:月壤黏性的“真凶”竟是它
科研团队通过高分辨率电子显微镜、X射线衍射、纳米压痕等多种先进表征手段,对嫦娥六号月壤颗粒的形貌、成分、微观结构及力学行为进行了深入分析,研究发现,月壤强黏性的根源主要在于以下三个方面:
一是颗粒表面的纳米级熔融玻璃体,月球表面缺乏大气层,陨石撞击瞬间产生的高温(可达上万摄氏度)使月岩局部熔融,冷却后形成富含铁、钛、硅等元素的玻璃态薄膜,这些薄膜厚度仅几十至几百纳米,却具有极高的表面能,导致月壤颗粒间产生强烈的范德华力,如同无数个“微观胶水”颗粒相互吸附。
二是颗粒形状的不规则性与尖锐棱角,嫦娥六号月壤中,细颗粒(小于10微米)占比高达30%,且多为棱角分明的碎屑状颗粒,这种“不规则”形状使得颗粒间极易发生机械咬合,加上表面玻璃体的“粘附”作用,进一步加剧了月壤的黏聚性。
三是太空风化作用下的电荷积累,在宇宙射线和太阳风粒子的持续轰击下,月壤颗粒表面带有静电电荷,在月表近乎真空的环境中,电荷难以释放,导致颗粒间产生静电引力,形成“抱团”效应,宏观上表现为强黏性。
破解之道:为月球基地建设“铺路搭桥”
明确了月壤黏性的成因后,科研团队进一步提出了针对性的调控策略,通过在月壤颗粒表面喷涂特殊功能涂层(如疏水材料或导电层),可降低表面能或中和静电,从而减少颗粒间的黏附力;对于月面工程机械,可通过优化机械臂表面纹理、引入振动或气流扰动等方式,降低月壤粘附风险。
中国科学院国家天文台研究员李春来表示:“月壤黏性问题是月球基地建设必须攻克的技术瓶颈,我们的研究不仅揭示了月壤‘黏人’的本质,更提供了‘对症下药’的解决方案,这些成果将直接服务于月球科研站选址、月壤资源原位利用(如3D打印月壤建材)等关键任务,为人类在月球长期驻足奠定科学基础。”
嫦娥六号月壤黏性之谜的破解,是我国深空探测领域又一里程碑式进展,它不仅彰显了我国在月球科学研究中的领先地位,更将推动航天材料、月面工程等技术的跨越式发展,随着探月工程四期、国际月球科研站计划的推进,这一成果将助力人类在月球探索的道路上走得更远、更稳。



