2022年，国家航天局、安徽省、中科大三方共建深空探测实验室。3年多来，从无到有、从“0”到“1”，深空探测实验室产出一批未来感十足的科技成果，镌刻下一个又一个探索无垠星空的时代坐标。 “这是我们3D打印的模拟月壤砖。”深空探测实验室未来院高级工程师、“月壤3D打印系统”技术负责人杨洪伦指着一块黑色方砖说，“用‘月壤打砖机’实现‘月球自建房’，我们已经有了一定的技术储备。” 此前，记者见识过各式各样的3D打印，小到工业构件，大到各类建筑物，应用领域不断拓展。没想到，在月球上也将看到这项技术。 杨洪伦带记者来到“月壤3D打印系统”前说：“给你看看‘家底’！”杨洪伦介绍，这套3D打印系统可以利用聚光太阳能，将月壤高温熔融制成月壤砖。它有两大特性，一是采用月壤作为唯一原材料，不需要从地球携带任何辅料，这样可以做到真正的原位资源利用，实现用月球的土建月球房；二是可以自定义打印头移动路径，从而打印出任意形状的月壤构件，满足建造需求。 月球气候环境恶劣，给科研人员带来重重困难。“研制初期我们面临的核心挑战是如何在月球极端环境制约下，实现可靠的太阳能聚光与月壤成型。”杨洪伦表示，为让设备能适应月球复杂的天体气候，深空探测实验室团队系统对比了多种技术路线，比如聚光方面论证了菲涅尔透镜、薄膜透镜、反射式聚光器等，月壤成型方面论证了粉末烧结，高温熔融、黏结固化等。通过一系列验证试验，科研团队最终选用“反射聚光—光纤束传能—粉末床熔覆成型”的技术路线，攻克了能量捕获传输到打印成型的全链条难题。 “‘月壤3D打印系统’原理样机成功研制，不仅验证了月面能源捕获、月壤物质提取转化等一系列关键技术，也为后续开展深空资源开发利用、月面能源系统建设奠定了技术基础。”杨洪伦说。 月球上也将安排“自来水”，无需地球“发货”。“深空探测实验室联合哈尔滨工业大学开发了国内首台群针式月壤水冰热提取系统原理样机，可以实现从月壤里原位提取水冰。”深空探测实验室未来技术研究院副研究员、“月壤水冰提取系统”技术负责人祖琳介绍。 研究表明，月球极区可能蕴藏着大量的水冰资源。这些水冰资源不仅可以为未来国际月球科研站提供生保物资（如饮用水、氧气），还可通过分解制备氢氧燃料，支撑深空探测任务的能源需求，从而降低从地球运输物资的成本和风险。 “我们采用了群针原位钻进加热的技术方案，由多根螺旋钻针协同作业，钻进坚硬的含冰月壤后原位加热，使周围的固态冰受热转化为水蒸气，这些水汽经由系统特制的导流通道输送至冷凝器，在低温作用下重新凝华为固态冰，从而完成收集过程。该系统克服了含冰月壤硬度高难开挖，以及真空低温环境下稀薄水汽难以收集等难题，水冰提取效率高且能耗较低，主要技术指标达到国际先进水平。”祖琳说。 “这是实验室牵头研制的天都一号、二号卫星。”深空探测实验室总体技术研究院工程师龚明宇说，“天都双星”在去年3月成功发射，卫星进入月球轨道后两星分离，完成了多项任务，其中就包括高可靠传输与路由新技术验证，为未来构建月球及深空互联网等功能探路，支撑月球科研站建设。 “如果未来有一天，可以在月球上自由地上网，‘天都双星’将会树起一座丰碑，这是我们迈向地月空间建设通导网络的第一步，卫星虽小，但意义重大。”龚明宇说。 “深空探测是对地球以外天体开展的空间探测活动，而月球是深空探测的起点。”深空探测实验室系统研究院战略室主任任筱强表示，从太阳系的空间尺度来看，月球与地球38万公里的距离非常“近”，但月球的各项条件并不适合人类生存，也较难改造，但它可以成为人类在太空中的“中转站”，经过月球，人类可以向更深远的太空继续迈进。 天问三号行星保护系统技术负责人于秉坤向记者介绍了有关情况，一是牵头天问三号行星保护系统研制工作。火星采样返回需要防止地球和火星体受到有害生物污染，同时保护火星样品的原始性，主要围绕如何“保护火星”“保护地球”“保护样品”开展深入论证和研究，做好各项保护工作；二是天问三号着陆点遴选关键技术和深化论证研究。在行星探测首席科学家侯增谦院士带领下，围绕天问三号第一科学目标探寻火星上潜在的生命痕迹，联合国内多家科研机构和科学家，初步筛选出分布在克律塞平原和乌托邦平原的19个候选着陆区域。下一阶段，实验室将进一步建立科学评价指标体系以遴选出高科学价值候选点，为天问三号任务工程总体决策提供支撑。 “当前，实验室主要开展月球探测、行星探测、小行星探测与防御等领域的重大工程立项论证和相关预研课题研究工作，聚焦深空技术、深空科学、深空资源和深空安全4大领域，提出深空总体技术、深空能源动力、深空智能控制等12个技术方向，利用新型研发机构独特优势，实现深空探测领域科学、工程、技术融合发展。”任筱强说。 作为世界上最具有挑战性和带动性的高技术之一，深空探测活动在刷新人类对宇宙认知、变革生产生活方式、拓展人类生存疆域和维护可持续长远发展等方面具有重大意义。 3年来，深空探测实验室的航天人以科技创新为锚，步履坚实叩问着无垠深空，完成从机构组建、平台搭建到任务支撑、科研攻关的长足发展，一项项创新成果记录下航天人逐梦星空的印记。 这里汇聚的深空探测科研团队正握指成拳。中国科学院院士赵政国团队联合实验室围绕月基环境下新物理粒子搜寻等前沿基础科学问题开展技术攻关；中国工程院院士童小华团队开发的月面机器人将在国际月球科研站建设中发挥重要作用…… 而现在，深空探测产业“树木”正连成一片广阔“森林”。深空探测实验室所在的安徽省，近两年商业航天领域投资超百亿元。在产业端，实验室已绘制出深空能源、深空互联网、太空旅游等十大深空产业图谱，吸引了航天联志、昊盛集团等商业项目落地合肥，研发、生产、应用，空天产业链条加速孕育，描绘出壮阔的未来产业图景。 值得注意的是，作为关乎人类前途命运的前沿领域，航天探索不是独奏，而是交响。随着中国深空探测不断迈向更深更远处，中国正与世界各国开展形式多样的航天交流合作。目前，中国已分别向法国和俄罗斯各赠送了1.5克科学用月球样品，它们均来自2020年12月中国嫦娥五号任务从月球正面风暴洋东北部天船基地获取的钻取样品和表取样品。迄今已有澳大利亚、俄罗斯、法国、英国及瑞典等国科学家参与了中国月球样品的科学研究。 “近年来，国家航天局与17个国家签署政府间合作协议，我们实验室也与60余个国际科研机构签署合作协议，还创办了一年一度的深空探测（天都）国际会议，现已举办两届，很快迎来第三届，在国际航天界产生重要影响。”深空探测实验室党委书记、副主任胡朝斌表示，实验室开展深空探测领域国际合作不仅推动了自身建设、技术提升和成果转化，也助力国家航天局推动国与国之间的合作互信，推动国际深空探测事业平等互利、和平利用、包容发展，为人类探索宇宙奥秘。
