月球上盖房子拟用的“月壤砖” 灵感来自古建文物的榫卯结构

敬陵石椁用榫卯技术拼接而成“丝路一号”古船（局部）“丝路一号”船板之间的榫板和木钉西安钟楼图样（局部）展出的“月壤砖”错金杜虎符（组图）公输堂用榫卯技术拼接而成（局部）公输堂里的镂空板门公输堂的内部装饰画□文/图 利娜10月19日央视新闻报道称，再过一段时间，“月壤砖”将搭乘“天舟八号”货运飞船飞向中国空间站，到太空去做“暴露实验”。这种由我国科学家模拟月壤成分烧制而成的“月壤砖”，是未来可能用于月球盖房子的建筑材料，比普通混凝土砖要坚硬得多。“月壤砖”呈榫卯结构，未来月球基地的建造中可能采用这样的结构形式进行拼装建造。这种闪耀着古代中国智慧的榫卯设计，在陕西现存的古建或文物中大量存在……揭秘“月壤砖” 这块“砖”的来历不寻常能在月球盖房子的“月壤砖”和我们地球的砖一样吗？近年来，随着中国航天事业的飞速发展，月球探测和未来月球基地的构想逐步浮出水面。日前，武汉科研人员成功制造了一种由模拟月壤制成的建筑砖块，这些砖块或将成为未来月球基地的基础材料。据央视报道，这些砖块由华中科技大学数字建造国家技术创新中心开发，采用榫卯结构可以互相嵌合，实现了不依赖传统黏合剂的稳定连接方式，非常符合太空环境下便捷装配的要求，极大地减少了材料运输的复杂性和成本。从外观上看，这些砖块呈现出类似月表玄武岩的黑色，每块重约0.5公斤。两块砖相连后形成一个高3厘米、深10厘米的正方形块体，外观虽小但却蕴含着巨大的力量。据国家数字建造技术创新中心、华中科技大学教授周诚介绍：“月壤砖”呈榫卯结构，密度与普通砖块相当，抗压强度却是普通红砖、混凝土砖的3倍以上，相当于每平方厘米能承受1吨多重量。考虑到月球的特殊环境，这种高强度的设计显然为未来月球建筑的稳定性提供了重要保障。为何要用模拟月壤来制作这些砖块呢？月球上缺乏地球上的资源，而未来的月球基地要尽可能利用原位资源，减少从地球携带建材的需求。接下来，这些砖块将搭载“天舟八号”货运飞船被运往中国空间站进行暴露实验，以测试其力学性能、热力学性能以及辐射耐受性。这些实验对于验证砖块在月球极端环境下的性能至关重要，毕竟月球昼夜温差高达370℃，白天最高可达180℃，夜晚则低至-190℃。完成太空实验后，第一块“月壤砖”预计将在2025年年底返回地球。巧借古代智慧采用榫卯结构造“月壤砖”榫卯是在两个木构件上所采用的一种凹凸结合的连接方式，凸出部分叫榫或榫头，凹进部分叫卯或榫眼、榫槽，榫和卯咬合，起到连接作用，这是中国古代建筑、家具及其他木制器械的主要结构方式。榫卯结构是榫和卯的结合，是木件之间多与少、高与低、长与短之间的巧妙组合，可有效地限制木件向各个方向的扭动。最基本的榫卯结构由两个构件组成，其中一个榫头插入另一个卯眼中，使两个构件连接并固定。榫头伸入卯眼的部分被称为榫舌，其余部分则称作榫肩。各个构件之间的结点以榫卯相吻合，构成富有弹性的框架。中国古建筑以木材、砖瓦为主要建筑材料，榫卯是极为精巧的发明，这种构件连接方式，使得中国传统的木结构成为超越了当代建筑排架、框架或者钢架的特殊柔性结构体，不但可以承受较大的荷载，而且允许产生一定的变形，在地震荷载下通过变形抵消一定的地震能量，减小结构的地震响应。作为未来将在月球上盖房子使用的月壤砖，其构造方式为榫卯结构，这种建筑方式在中国已经延续了数千年。寻找榫卯结构陕西古建或文物中大量存在事实上，在陕西现存的一些古建或文物中，古人使用榫卯结构的匠心巧手依旧可见。出土于西安市北郊汉长安城遗址北侧渭桥遗址的古船，是目前中国发现时代最早的木板船。该船采用榆木、圆柏、槐树等木材打造，长9.71米、宽1.98米、承载量约为3到5吨。其最独特的地方在于它的船体由16条船板组成，通过不同形式的榫卯连接，技艺极为精妙。主持发掘工作的中国社会科学院考古所研究员刘瑞指出，这种榫卯结构与我国传统的榫卯结构差别较大，是在两块木板的连接处内嵌入一小块木板，再用两个铁钉穿过木板重合处将两端固定。秦汉时期与世界各国交往交融，是千年来中西方丝绸之路往来交流的见证，所以它被命名为“丝路一号”。该船目前在陕西历史博物馆秦汉馆展出。作为文化地标之一的西安钟楼为砖木结构，是一座重檐三滴水式四角攒尖顶的阁楼式建筑，通高36米，面积1377.64平方米。楼设二层，每层饰有斗拱、藻井、木刻、彩绘等古典优美的建筑图案。其建于明太祖洪武十七年（1384年），初建于今广济街口，与鼓楼相对，明神宗万历十年（1582年）整体迁移于今址。有趣的是钟楼是拆零搬迁重新组建的，因为钟楼是土木工程，榫卯结构，拆零组装完全可操作。当时迁移时将整体拆散并给零件编号，然后由新址工匠根据图纸和相应的材料编号进行组装，如发现损毁立即进行更换，从而达到整体迁移而不改变原貌。位于西安市鄠邑区的公输堂被业界誉为“中国古代建筑微缩艺术之绝唱”“中国古建小木作雕刻艺术瑰宝”，建于明代永乐年间（1403-1424）。公输堂属框架结构的小木作建筑，由榫卯结构相连接，楼楼并列，层层相接，檐部由上万件斗拱组合而成，既坚固又轻巧，整体性好，不易变形，是体现《营造法式》中关于天宫楼阁形制的典范之作。另外，虎符可以调动千军万马，但在古代却很少有伪造虎符的案例，原因何在？保存在陕西历史博物馆秦汉馆的战国晚期秦国兵符“错金杜虎符”身上自带各种“防伪标志”，除了上面的铭文以外，其背面有凹陷、凸起的地方，它也是采用专有的榫卯结构拼合在一起的，其左半符、右半符背面的榫卯结构和青铜在铸造时产生的特殊纹理一一对应，就像一把钥匙只能开一把锁一样。所以即使拥有半符，也很难伪造出另一半虎符。此外，唐玄宗李隆基的宠妃武惠妃，死后追封皇后，谥号“贞顺”，葬于敬陵。敬陵石椁规模宏大，重约26吨，由5块椁顶、10块廊柱、10块椁板、6块基座共31块石材采用榫卯技术拼接而成，是迄今发现的、唯一的唐代皇后石椁。这种闪耀着古代中国智慧的精巧设计，如今也将在古人仰望的月球中得到升华。