两年前,嫦娥六号历时53天后,从38万公里外的深空返回,带回人类历史上第一份从月球背面取回的土壤样本。
如今,在合肥的深空探测实验室,科研人员正利用月壤模拟物开展原位建造技术研究,并通过3D打印制备出月壤砖。
视线放到更远的深空,按照计划,我国行星探测工程天问三号任务将于2028年发射,2031年前后携带火星样品返回地球。
为迎接这份样品,合肥深空科学城一期将建起一座行星保护实验室,既防止地外物质影响地球环境,也保护珍贵样品不被地球物质污染,为火星样品科学研究提供基础设施支撑。
近日,新京报贝壳财经记者跟随“活力中国调研行”走进深空探测实验室。
从月壤造砖到为火星样品建行星保护实验室,以往在科幻电影里出现的场景,正在这个央地共建的新型科研机构变成现实。

深空探测实验室。
受访者供图
在月球上找水、盖房子
人类走向深空的梦想已然实现,住在深空、利用深空资源成为下一个目标。
首先,人类如何在月球上盖房子?答案就藏在深空探测实验室用3D打印的月壤砖里。
深空探测实验室研究人员介绍,这一装置通过汇聚太阳光,形成高能光束,将月壤加热到1300摄氏度以上,熔融后逐层成型得到砖块。
整个过程完全依赖月球自身的物质,不必从地球运送水泥和窑炉。
盖房子需要材料,人类长期驻留则需要水。
按照规划,嫦娥七号将于今年下半年前往月球南极,其中一个重要任务即是“找水”,探寻月坑中水冰存在的证据。
为了让月球上的水真正“用起来”,深空探测实验室联合哈尔滨工业大学等高校,开发出国内首台群针式月壤水冰热提取系统原理样机,其原理是将多根细长的螺旋钻针原位钻进含冰的模拟月壤并加热,产生的气态水沿导流通道定向进入低温冷凝器,冷凝成固态冰后收集。
这套方法重点解决了真空环境下水汽易逸散、难收集等问题,通过原位加热、定向导流和低温冷凝,实现月壤水冰的高效提取与收集。
一般来讲,深空探测的范围是月球和月球以外的天体和空间,人类走向深空的目标,正在从“到得了”变为“用得上”。
深空探测实验室地外资源开发利用工程中心研究员庞顺翔介绍,传统航天经济主要围绕近地空间展开,包括卫星通信、导航定位、遥感应用等,主要服务地球生产生活;深空经济则进一步延伸至月球、小行星及更远空间,关注的不只是“到达”和“探测”,更是如何实现资源获取、原位利用、长期驻留和持续运营。
用月壤3D打印砖块、从月壤中原位提取水冰、为火星样品建起行星保护实验室……这些不同领域的探索,都在尝试把深空里的物质、能量与空间,真正变成人能用得上的资源。
央地共建,把科幻做成工程
“今天的深空探测竞争,已经不仅是谁率先完成一次任务,而是正在由‘任务竞争’向‘能力竞争’转变。
”深空探测实验室行星科学研究中心研究员魏广飞谈道,未来真正决定竞争力的,是能否持续提出重大科学问题、突破关键核心技术、支撑重大工程实施。
竞争规则的变化,正是深空探测实验室组建的深层次原因。
2022年,深空探测实验室在合肥揭牌,由国家航天局、安徽省、中国科大三方共建。
依托深空探测实验室,科研资源得以联动起来。
深空探测实验室发展计划部部长李航介绍,深空探测实验室已联动省内优势科研力量,联合开展月球氦3规模化开发利用系统论证,整合发挥安徽在深空探测、量子通信、聚变能源三大领域的技术优势。
更多深空探测的科研成果也将走出实验室,进入工程阶段。
2025年11月,深空探测实验室科研生产基地——深空科学城一期项目开工建设,将建设安徽省首个大型深空飞行器总装集成测试中心,承担探测器从部件组装到系统联调的全流程任务,规划设置振动试验、噪声试验、热真空试验等功能分区。
2028年,我国行星探测工程天问三号任务计划发射,2031年前后携带火星样品返回地球。
为服务这次火星取样返回,合肥深空科学城一期将落地一座行星保护实验室,建立“样品-地球-环境”双向防护体系,既防止地外物质影响地球环境,也保护珍贵样品不被地球物质污染,为火星样品科学研究提供基础设施支撑。
实验室和科学城之外,一条深空产业链也在合肥悄然成型。
据李航介绍,实验室联合省市搭建产业投资平台,在地外资源开发、低成本天地往运输返探测平台、太空生命保障环控等领域孵化商业项目。
面向更远的未来,魏广飞介绍,深空探测实验室在科学研究上将聚焦地外生命探寻、地外资源开发利用等前沿方向;技术创新上,依托天问三号、首次小行星防御演示验证等重大任务开展技术验证;未来布局上,提前在小行星防御、星际网络、深空智能等战略方向落子。
相关知识(天文术语) 陨石是宇宙空间中的岩石或金属物质,穿越地球大气层后未完全烧毁而坠落到地面的天体残余。
它们通常来自小行星带、彗星或行星的碎片,研究陨石有助于了解太阳系的形成与演化过程。
陨石分为石质、铁质和石铁混合型,具有重要的科研价值,常被用于地质学、天文学和材料科学的研究。
大多数陨石在进入地球大气层时会因剧烈摩擦而发光,形成人们常说的流星。
只有其中一小部分能够抵抗高温和气动压力,最终抵达地表成为陨石。
根据成分和结构,陨石主要分为三大类:石陨石、铁陨石和石铁陨石。
石陨石占比最高,约94%,主要由硅酸盐矿物组成;铁陨石富含金属铁镍;石铁陨石则兼具两者特征。
许多陨石含有太阳系中最古老的矿物颗粒,部分年龄可达45.6亿年,比地球上最古老的岩石还要古老数十亿年。
这些物质为研究行星起源与演化提供了不可替代的样本。
陨石撞击地球的现象贯穿地质历史。
大型撞击事件曾深刻影响地球环境与生物演化,例如白垩纪末期的希克苏鲁伯撞击被认为与恐龙灭绝存在关联。
科学家通过分析陨石中的同位素组成、微量元素及宇宙成因核素,可以推断其母体的热历史、暴露于宇宙射线的时间以及在太空中的运行轨迹。
陨石不仅是天文学和行星科学的研究对象,也常被用于科普教育与博物馆展览,帮助公众理解地球在宇宙中的位置及太阳系的动态演化过程。
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太阳动力天文台(SDO)2015年拍到的一次太阳爆发。
NASA / SDO 太阳的命运即是太阳系的命运。
随着太阳的老去,这颗与我们命运息息相关的恒星将会逐渐失去它的质量,并逐渐毁掉与它共生的行星系统。
但这一过程究竟会如何发生,目前天文学家的看法各不相同。
近日发表在《天体物理学期刊通讯》上的一篇论文指出,太阳老化后,太阳系外围的行星——木星、土星、天王星和海王星的消亡,可能会比之前人们认为的快很多。
以前人们认为,这些行星至少还能围绕已经变成了白矮星的太阳运行十万亿亿(10¹⁸)年;但新的研究结果显示,留给它们的时间可能只有十亿年。
那个时候地球自然早已不存在了,或者已经被烧焦。
但天文学家对太阳系外围气体巨行星的命运究竟会如何发展仍有争议。
传统的模型认为,外太阳系的这些行星可能仍会很长一段时间内继续存在,直到遇见一颗近距离掠过的恒星。
外来恒星引力的扰动,会导致这个本就脆弱的系统解体。
但新的模型却暗示,垂死的太阳本身就有可能导致晚年的外太阳系发生相对快速且混乱的巨变。
研究人员使用太阳演化模型,在计算机中追踪了木星、土星、天王星和海王星的轨道在不同的太阳物质流失过程影响下可能会发生的变化。
研究人员总共模拟了672种可能的情形,这其中包括了不同规模的爆发,以及不同阶段的爆发。
研究人员将各种结果与平稳状态下的结果进行了比较,试图探索外太阳系行星在至少30亿年内是否能够保持稳定。
模拟结果显示,只要太阳发生爆发式的物质流失,外太阳系行星的结果都不太好。
如果太阳发生爆发式的物质流失,那么在太阳成为白矮星后的30亿年内,外太阳系的行星结构中有大约96%会变得不稳定。
事实上,在太阳完成质量抛射之前,就会有大约40%的行星轨道会崩溃。
在某些情况下,有些行星会被强行弹射出太阳系;而在另一些情况下,天王星和海王星的轨道会互换。
除非太阳质量损失的过程进行得较为温和,部分才行星有机会缓慢地进入彼此之间同步或共振的轨道,并在数十亿年中保持相对的稳定。
不同质量损失模式下可能会出现的外太阳系行星轨道构型。
红橙绿蓝四色分别对应木星、土星、天王星和海王星轨道。
The Astrophysical Journal Letters 参考 Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss