深空探测长期面临的热管理难题上，我国科学家取得新进展。中国科学院空间应用中心牵头，联合清华大学等机构组成科研团队，通过对嫦娥五号带回的月壤样本开展系统研究，揭示了月球表面极端热环境在微观层面的形成机制。研究团队使用自主研制的悬臂式H型微纳热桥装置，在模拟月球高真空的条件下，对三类月壤颗粒进行对比测试。结果显示，太空风化作用形成的胶结物颗粒具有突出的隔热能力：在零下20摄氏度时，其热导率仅为8mW·m⁻¹·K⁻¹，明显低于同批样本中的岩屑和玻璃珠，性能也超过现有多种人造气凝胶材料。机理研究深入表明，胶结物的非晶态复合结构是其低热导率的关键。电子显微镜观测发现，这类颗粒内部具有17.78%的多级孔隙率，纳米到微米尺度的结构缺陷与矿物界面交织成复杂网络。实验显示，这种结构使声子散射效率提高约300%，界面热阻增加约1000倍，最终使其热导率仅相当于理论致密矿物的12%。该成果具有多上意义：在基础研究层面，研究首次建立了月壤微观结构与宏观热物性之间的关联模型，为解释月球昼夜近300摄氏度温差提供了关键证据；在工程应用层面，更精确的热导率数据有助于提升月球基地热控系统与探测设备散热设计的可靠性；同时，月壤胶结物呈现的“天然超绝热”特性，也为航天器隔热材料和建筑节能材料的仿生研发提供了新思路。研究团队负责人表示，此进展意味着我国在月球物质科学研究中已进入微观定量分析的新阶段。目前，团队正基于已建立的跨尺度传热模型，进一步评估月壤在极端温度循环下的稳定性，对应的成果有望服务于未来月球科研站建设。
月球表面的冷与热，不仅是自然环境的结果，也是深空工程必须面对的约束；此次对月壤单颗粒热导率的精准测定，将“可观测的极端温差”追溯到“微观结构的差异”。这项研究既加深了对月表演化过程的理解，也为人类在极端环境下开展更高效、更安全的探索提供了可参考的自然启示。