眾所周知，美國在探月領(lǐng)域發(fā)展最為先進(jìn)，其在1969年就實(shí)現(xiàn)了載人登月任務(wù)——阿波羅計(jì)劃(Apollo program)。50年后，NASA又提出了“阿爾特彌斯”計(jì)劃(Artemis program)，旨在將人類送上月球，并建立月球基地，進(jìn)一步完成月球資源的開發(fā)與探索。

在“阿爾特彌斯”計(jì)劃中，NASA針對月球基地任務(wù)采用了3D打印技術(shù)。2022年7月15日，NASA宣布與美國太空工廠(AI Space Factory)合作完成該模塊任務(wù)。在該任務(wù)中，AI Space Factory將用3D打印技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)名為LINA的基地,為宇航員和機(jī)器人提供生活和工作的場地。

這個(gè)月球基地將配套探測車車庫、電信設(shè)備、居住模塊以及一顆光伏樹等設(shè)施，旨在保護(hù)宇航員免受輻射、月球地震、極端熱變化以及隕石的影響。

LINA基地將由自主機(jī)器人建造，由三個(gè)單元組成，每個(gè)單元75平方米，由一個(gè)90平方米的公共庭院隔開。LINA基地計(jì)劃位于月球南極建造，該地區(qū)太陽輻射是恒定的，附近有一個(gè)火山口，其內(nèi)部陰涼的地方可以收集冰塊。

該基地的預(yù)期壽命至少為50年，并可防止太陽和宇宙輻射。此外，它將被覆蓋的月球風(fēng)化層將防止微隕石、月球地震、輻射和極端熱場。第一個(gè)原型機(jī)正在肯尼迪航天中心制造，并模擬出月球環(huán)境進(jìn)行測試，使溫度范圍控制在-170oC至70oC。AI Space Factor用于建造這個(gè)3D打印的月球基地的材料是由NASA的顆粒力學(xué)和風(fēng)化層操作實(shí)驗(yàn)室合成的，該材料在真空中通過了靜態(tài)擠壓測試。

NASA預(yù)計(jì)在2028年執(zhí)行此項(xiàng)任務(wù),他們希望這個(gè)項(xiàng)目可以整合最新的科學(xué)、技術(shù)成果,以建立常態(tài)化的月球基地,實(shí)現(xiàn)人類長時(shí)間在太空活動的可能,并為人類登錄火星做準(zhǔn)備。

俄羅斯與中國在2021年制定了月球探索路線圖，其中分為三個(gè)主要階段：

第一階段為2021-2026年，主要負(fù)責(zé)偵查與探測;

第二階段為2026-2035年，主要進(jìn)行測試與放置月球基地建造所需的元素;

第三階段為2036年后，主要進(jìn)行月球基地的搭建任務(wù)。

其中，俄羅斯與中國計(jì)劃在月球表面建造五個(gè)結(jié)構(gòu)：一個(gè)結(jié)構(gòu)用于資源提取,其余的結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)供電。該計(jì)劃還邀請沙特阿拉伯、泰國和歐空局等國際合作伙伴參與。但歐洲于2022年俄烏沖突后宣布退出此項(xiàng)計(jì)劃。

目前，第一階段的俄羅斯月球-25(Luna 25)探測器原計(jì)劃于2022年9月發(fā)射，但2022年7月19日報(bào)道稱，在近期測試過程中，該探測器的軟著陸裝置未能滿足要求導(dǎo)致發(fā)射日期延后，預(yù)計(jì)不早于2023年發(fā)射。

緊隨美俄兩國其后，歐空局也正在籌備其“月球村”(Moon Village)計(jì)劃。“月球村”旨在建造月球表面的第一個(gè)永久性人類住區(qū)。

“月球村”將分階段建造。首先需滿足宇航員的生活與居住;然后，為了支持探測與進(jìn)一步建造，逐漸投入更多的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備。“月球村”預(yù)計(jì)選址在靠近月球南極的沙克爾頓隕石坑邊緣，該地區(qū)自然資源豐富并且接受日照穩(wěn)定。

“月球村”的生活艙是充氣加壓的模塊，包含生活區(qū)、工作區(qū)、氣候控制區(qū)與生命支持系統(tǒng)。這些模塊會發(fā)生膨脹，創(chuàng)造額外的生活空間，高度在三到四層之間。每個(gè)都有外殼保護(hù)，可以承受高溫、子彈、灰塵和陽光。生活艙一旦在月球表面膨脹，它的初始內(nèi)部體積就會增加一倍，且內(nèi)部設(shè)有能使宇航員適應(yīng)月球低重力的抓握桿與其他簡單的輔助工具。

隨著太空探索變得越來越普遍化，澳大利亞3D打印建筑公司Luyten最近也意圖參與月球基地建造，并將其稱為Meeka計(jì)劃。

Luyten創(chuàng)造了一種足夠輕巧的3D打印機(jī)，以滿足太空需求，因此可以以合理的成本將其送至月球，并用于使用月球材料建造月球基地。

Meeka計(jì)劃的核心是利用月球風(fēng)化層制造建筑材料：一旦在月球降落后，一隊(duì)配備探地雷達(dá)的漫游車將分散在先前確定的潛在施工區(qū)域。一旦確認(rèn)這些區(qū)域具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，挖掘機(jī)將從地表收集月球風(fēng)化層并將其沉積在水庫中。之后，這些材料將按尺寸與成分進(jìn)行分類，因?yàn)橹挥谐?xì)顆粒才適合制造建筑。分類完成后，將使用集中的微波進(jìn)行燒結(jié)以便最后的打印工作。

為了測試該計(jì)劃，Luyten使用模擬月球風(fēng)化層的材料完成了測試打印任務(wù)。這種硅酸鹽含量高的材料研制基于先前收集的月球風(fēng)化層樣品。該測試是計(jì)劃成功的第一步，后續(xù)將進(jìn)行更多測試，以繼續(xù)開發(fā)將材料綁定成可打印形式的新方法。

Meeka計(jì)劃使用了名為Platypus Galacticas的打印機(jī)，該可以折疊成一個(gè)3m×4m的小型輕巧有效載荷。它可以在月球上展開一次，使其結(jié)構(gòu)尺寸擴(kuò)展成9m×12m。該打印機(jī)設(shè)計(jì)緊湊，使用了輕質(zhì)復(fù)合材料，使其成為太空運(yùn)輸目的的理想選擇。