0,5 грамма лунной пыли, доставленной с расстояния в 380 000 километров, в руках ученых из Университета Дунхуа превратились в тончайшие, словно волос, «космические нити», сочетающие гибкость и прочность. 11 мая 2026 года первый в Китае экспериментальный образец волокна из лунного грунта отправится на грузовом корабле «Тяньчжоу-10» на Китайскую космическую станцию, где на внешней платформе экспонирования столкнется с суровыми испытаниями: высоким вакуумом, сильной радиацией и экстремальными перепадами температур. Это — плод десятилетней упорной работы команды академика Чжу Мэйфан из Университета Дунхуа, а также оригинальный и передовой ответ Китая в области использования ресурсов лунного грунта на месте, обеспечивающий ключевую материальную поддержку для строительства лунной исследовательской станции к 2035 году.

Бионический прорыв: от «тянучки из батата» к «космической тянучке»

Прорыв в получении волокна из лунного грунта — это не чудо одной ночи, а десятилетняя эстафета.

Еще в 2016 году академик Китайской академии наук Чжу Мэйфан с факультета материаловедения и инженерии Университета Дунхуа возглавила крупный фундаментальный исследовательский проект Шанхайского муниципального комитета по науке и технологиям. Ее команда, начав с исследований наноматериалов, постепенно обратила внимание на материалы для экстремальных сред. «Насколько экстремальной может быть среда? Почему бы не отправиться в космос?» — эта простая цель посеяла семена для будущих исследований дальнего космоса.

Команда сравнила лунный грунт с «космическим белым сахаром» и использовала традиционный принцип плавления и вытягивания, знакомый по приготовлению «тянучки из батата»: при высокой температуре лунный грунт расплавляется в капли, которые затем точно вытягиваются в волокна. Однако высокий вакуум и микрогравитация на Луне делают совершенно непригодным любое обычное земное оборудование и технологические процессы. Не имея никаких аналогов для заимствования, они с нуля самостоятельно спроектировали первую в мире прядильную установку, имитирующую лунную среду.

Используя 0,5 грамма лунного базальтового грунта (драгоценного образца, миллиарды лет подвергавшегося космическому выветриванию), доставленного миссией «Чанъэ-5», в имитированной лунной среде команда успешно изготовила образец непрерывного волокна длиной около 3 метров и диаметром чуть более десяти микрометров, что сопоставимо с толщиной человеческого волоса. Так был совершен исторический скачок от «теоретической возможности» к «инженерной реализуемости». 1 апреля 2025 года эта «космическая нить» была представлена на выставке «Доставая луну с небес — 20 лет китайской программе исследования Луны» в Национальном музее Китая. В сентябре того же года эта ключевая технология, полностью защищенная правами на интеллектуальную собственность, получила Гран-при 25-й Китайской международной промышленной ярмарки.

Эволюция трех поколений оборудования: от миллиграммовых образцов к непрерывному производству

Чтобы волокно из лунного грунта прошло путь от «лабораторного успеха» до «инженерной пригодности», команда итеративно разработала три поколения ключевого оборудования, последовательно достигнув таких целей, как получение волокна из миллиграммовых образцов и непрерывное производство в условиях высокого вакуума. Этот «модульный комплекс для производства волокна из лунного грунта на месте» использует лунный грунт в качестве единственного сырья, не требует никаких добавок и способен в автономном режиме, в условиях высокого вакуума и микрогравитации без участия человека, расплавлять порошок лунного грунта при высокой температуре, а затем вытягивать волокно с помощью технологий вакуумного вытягивания и высокоскоростного прядения.

Химический и минеральный состав лунного грунта схож с земным базальтом, а базальтовое волокно уже широко используется в производстве высокотехнологичного оборудования. Различные микроэлементы, содержащиеся в лунном грунте, придают «космической нити» уникальный потенциал для создания композитных материалов. В определенном смысле, эта работа позволила бесшовно перенести систему знаний индустрии химических волокон, накопленную на Земле за десятилетия, в межзвездную пустыню на расстоянии 380 000 километров — не для того, чтобы построить там земной завод, а чтобы создать систему оборудования, способную «создавать нечто из ничего» в экстремальных условиях.

Стратегическое значение эксперимента с экспонированием за бортом космической станции

Стоимость транспортировки грузов между Землей и Луной чрезвычайно высока, запуск каждого килограмма полезной нагрузки обходится в десятки тысяч. По оценкам, доставка 1 кг груза на Луну стоит миллионы долларов. Поэтому будущее строительство лунной исследовательской станции должно осуществляться по принципу «использования местных материалов» — использование ресурсов на месте (ISRU) является единственно возможным путем для внеземного строительства.

Первый китайский экспериментальный образец волокна из лунного грунта, отправленный на грузовом корабле «Тяньчжоу-10», представляет собой важный шаг по схеме «происхождение с Луны, обработка на Земле, возвращение в космос». Среди 41 наименования материалов для орбитальных научных экспериментов на «Тяньчжоу-10» этот «шанхайский груз» несет особую миссию — он пройдет длительную проверку в условиях космической среды, таких как высокий вакуум, сильная радиация и экстремальные перепады температур, на внешней платформе экспонирования. Каждый набор данных о характеристиках, переданный из космоса, станет ключевым ориентиром для последующих исследований и позволит накопить бесценный опыт для реального осуществления «прядения на месте» на поверхности Луны.

Волокно из лунного грунта может стать «арматурой» для лунной базы

В свете графика строительства китайской лунной исследовательской станции к 2035 году, потенциальные сценарии применения волокна из лунного грунта уже определены:

Гибкие конструкционные материалы: из волокна лунного грунта можно сплести высокопрочный гибкий обшивочный материал, который будет применяться в легких конструкциях, таких как надувные лунные модули, складные космические структуры, гибкие солнечные паруса, что значительно снизит вес конструкций, запускаемых с Земли.

Армирование лунного бетона: добавление волокна из лунного грунта в местные вяжущие материалы на основе лунного грунта позволит ему играть роль строительной «арматуры», значительно повышая прочность бетона на растяжение и вязкость разрушения, решая ключевую проблему высокой хрупкости строительных материалов на основе лунного грунта. Исследования, параллельно проводимые командой академика Инженерной академии Китая Дин Леюня из Хуачжунского университета науки и технологии, показывают, что в будущем для спекания лунного грунта в «лунные кирпичи» можно будет использовать лунную солнечную энергию, что в сочетании с волокном из лунного грунта образует взаимодополняющую систему «материал-структура», предлагая комплексное инженерно-строительное решение для лунной исследовательской станции. Волокно из лунного грунта играет здесь не просто вспомогательную роль, а является ключом к структурному переходу от «хрупкого порошка» к «прочному строительному материалу».

Кроме того, этот композитный материал, армированный волокном из лунного грунта, может использоваться для усиления шин луноходов, внешней защиты скафандров, функциональных структурных элементов для дальнего космоса и в других областях.

От доставки лунного грунта миссией «Чанъэ-5» до отправки нити в космос на «Тяньчжоу-10» и запланированной на 2028 год миссии «Чанъэ-8» по проверке технологий производства на месте на лунной поверхности — волокно из лунного грунта уверенно продвигается по трехэтапному пути: «лабораторные исследования — проверка на земной космической станции — применение на месте на поверхности Луны».

Создание «новой инфраструктуры» материалов для лунной исследовательской станции

В настоящее время соответствующие исследования все еще находятся на стадии фундаментальной проверки, и до практического применения еще далеко. Однако каждый набор данных, полученный в ходе этого эксперимента на космической станции, заложит основу для независимых инноваций Китая в области материалов для внеземного строительства.

Как говорит научный сотрудник команды Чэн Яньхуа: «То, чего не делали другие, сделаем мы. Даже если удастся вытянуть хотя бы 1 миллиметр, это уже успех». С момента зарождения идеи исследования дальнего космоса в 2016 году, через поворотный момент с доставкой 0,5 г лунного грунта миссией «Чанъэ-5» в 2020 году, до отправки космической нити на космическую станцию в 2026 году — десятилетие упорного труда команды Университета Дунхуа, опирающейся на мощь независимых инноваций, шаг за шагом превращает концепцию «внеземного волокна» в реальность.

Когда лунная база перейдет от чертежей к реальности, волокно из лунного грунта станет ее «стальным каркасом», поддерживающим мечту человечества о строительстве дома на Луне. Этот оригинальный, передовой прорыв является не только ключевым элементом автономного строительства лунной инфраструктуры, но и новой стратегической парадигмой эффективного использования межзвездных ресурсов, открытой китайскими учеными для всего мира.