2024年11月21日，美国国家航空航天局（NASA）公布了“早期创新计划”（ESI）2024年资助项目清单[1]，包括“用于月球金属焊接的计算材料工程”以及“通过先进材料和表面工程实现月球尘埃被动控制”两个研究主题下的6个研究项目。

1、用于月球金属焊接的计算材料工程。该研究主题的目标是通过基于计算物理的材料工程，推动空间服务、组装与制造（ISAM）金属焊接工艺的最新发展。该主题将开发集成计算材料工程（ICME）方法，捕捉焊接过程和空间环境的物理特性以及不同尺度下的材料行为，帮助实现关键的只需一次操作即可完成焊接的方法。该主题此次资助了2个研究项目：基于数字孪生开展空间条件下的可焊性评估，通过多尺度多物理模型和机器学习，建立实时数字孪生平台，开发先进焊接技术和计算工具；用于研究月球金属焊接内部缺陷的工艺-结构-性能联系的综合计算材料建模框架，对月球激光焊接中形成的内部缺陷开展建模，并预测缺陷对焊接接头材料和机械性能的影响。

2、通过先进材料和表面工程实现月球尘埃被动控制。该研究主题的目标是通过先进材料和表面工程技术推动被动控制月球尘埃表面粘附的技术开发。该主题将研究相关技术方案在多种场景（如在加压模块/气闸或月表环境中）下的性能，同时在多次灰尘暴露循环后，将灰尘附着力与参考材料的性能（如传统航空铝、钛和不锈钢合金、聚四氟乙烯、聚酰亚胺）以及陶瓷材料（如氧化铝和二氧化钛）开展比较，验证新方法降低月球尘埃对暴露表面影响的能力。该主题此次资助了4个研究项目：用于减缓月球尘埃的具有适应性粘附和机械能吸收能力的可变形皱缩纳米球涂层，开发由石墨烯等二维材料制成的皱缩纳米球涂层，以减少月球尘埃的附着和对表面的磨损；设计分层防尘纳米结构的粘附机制，通过精确设计纳米结构表面的几何形状和材料组成，开发新型层次异质纳米结构涂层，被动减轻月球尘埃附着；研究基于各向异性结构表面的尘埃缓解措施，开发具有各向异性表面特征和静电消散性能的结构化涂层；开发高性能仿生表面纹理以抵御月球尘埃，通过设计和制造创新的微/纳米层次结构核心壳纹理，开发用于栖息地外部、门窗等关键表面的先进仿生表面纹理。

ESI的目标是加速开发开创性的高风险/高回报空间技术，以满足NASA、其他政府机构和商业航天部门未来开展空间科学和探索的技术需求。该计划每年遴选一次，资助期最长不超过3年，资助总金额不超过75万美元。                                        （王海名）