月球资源开发利用的进展与展望

中国探月工程“绕、落、回”三步走圆满收官,后续将建立国际月球科研站,并进一步规划建立月球基地。月球探测任务由探测勘察进入到开发利用新阶段,月面资源的勘查、开发和利用是未来月球探测的重点任务。总结了月球资源开发利用方面的国内外重要进展,涉及月球资源勘探、水冰等挥发分分析、月球矿物冶炼与材料制备、月面建造与月壤3D打印等四个方面。同时,月球资源开发利用面临极端月面环境、独特月壤理化特性、全流程无人自主控制等重大挑战,为解决这些问题,提出了未来月球资源开发利用的重点任务和研究思路,可为后续科学研究和工程任务实施提供参考。

月球样品的中子活化分析技术研究

月球的起源是月球研究的核心问题。月球探测任务返回的数据和样品极大地提高了人类对地月系统的认知,同时也发现了更多未解之谜,亟待未来的探测任务和科学研究来解答。嫦娥五号月壤是我国首次地外天体采集返回的样品,也是继美国和苏联探月采样任务45年后人类再次获得的月球样品。鉴于月球样品的珍贵性和特殊性,利用先进技术开展其全元素含量的非破坏精准分析对于认识月球演化和月球资源就地开发利用具有重要的意义。依托大型核反应研究堆和加速器中子注量率优势,利用中子活化分析技术可实现月球样品中的全元素非破坏分析:1)仪器中子活化分析技术(INAA)可测量Na—U元素之间的60余种元素;2)瞬发γ中子活化分析技术(PGNAA)可补充测量INAA不适合测量的元素如H、B、C、N等;3)中子深度剖面分析技术(NDP)可测量样品近表面(微米级)聚变能源3He的浓度深度分布;4)缓发中子测量技术(DNC)可定量样品中痕量裂变核素如^(235)U和^(239)Pu,并结合INAA可测量238U/235U同位素比值;5)14 MeV快中子活化分析技术(FNAA)可测量INAA和PGNAA不灵敏或不适合测量的元素如O、Si、P等。因此,中子活化分析技术(NAA)可有效解决月球样品中全元素、非破坏和精准测量问题,为我国深空探测珍贵样品研究提供核分析技术支撑。

地月空间基础设施体系架构与发展设想

建设地月空间基础设施,为人类在地月空间的活动提供基础性、通用性的通信、导航、监测等服务,既可满足中国后续月球探测国家重大工程任务需求,同时可以加速推进地月空间航天产业发展,对于推动中国科技强国、航天强国建设具有重大的战略意义。在阐明地月空间基础设施概念、分析研判国内外发展现状的基础上,紧密围绕重大工程和航天产业持续性发展需求,提出地月空间基础设施体系架构设想,明确系统服务、系统组成、“云-域-端”网络体系以及内部和用户接口体系。最后以分阶段逐步建成技术先进、布局合理的地月空间基础设施,提供自主开放、安全可靠、长期连续稳定运行的通用化服务为目标,提出发展展望和发展建议,为中国地月空间基础设施发展建设规划提供参考。

高效液相色谱-紫外检测法同时测定洗面奶中4种N-月桂酰氨基酸表面活性剂

N-月桂酰氨基酸(NLAAs)表面活性剂与传统表面活性剂相比在安全性上具有明显的优势,应用领域日益增多。但由于NLAAs的紫外吸收较弱,采用高效液相色谱-紫外检测进行含量测定存在一定困难,一般使用示差折光指数检测器、蒸发光散射检测器等通用型检测器来进行检测。为解决这一难题,本研究通过优化流动相的组成,选择合适的色谱柱和检测波长,建立了高效液相色谱-紫外检测同时测定月桂酰谷氨酸(LG)、月桂酰甘氨酸(LC)、月桂酰丙氨酸(LA)、月桂酰肌氨酸(LS)4种NLAAs表面活性剂的方法。样品在乙腈-0.10%H_(3)PO_(4)水溶液(60∶40,v/v)中超声提取10 min,滤膜过滤后用高效液相色谱仪测定,以乙腈-0.10%H_(3)PO_(4)水溶液为流动相进行梯度洗脱,经Agilent Eclipse Plus C_(18)色谱柱(150 mm×4.6 mm,5μm)分离,在205 nm波长处进行检测。结果显示:4种NLAAs在2.0~800.0 mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数(r)均≥0.9995,检出限(LOD)为0.17~0.49 mg/L,定量限(LOQ)为0.57~1.63 mg/L。在0.60、4.50、15.00、24.00 mg/g 4个加标水平下,NLAAs的加标回收率在94.3%~107.4%范围内。采用该方法对5个洗面奶样品中的NLAAs进行含量测定,发现所有样品都含有一种或多种NLAAs化合物,NLAAs的总含量在64.58~97.01 mg/g范围内。该方法前处理简单,测试快速,方法精密度、准确性、稳定性良好,适于洗面奶中NLAAs的含量测定,也可为该类型表面活性剂原料纯度、合成产率检测及产品的质量控制提供有效的技术参考。

关节镜半月板治疗膝骨关节炎对治疗有效率、VAS评分、HSS评分及TNF-α指标水平的应用研究

目的分析关节镜半月板治疗膝骨关节炎对治疗有效率、VAS评分、HSS评分及TNF-α指标水平的影响。方法选择2019年6月—2020年5月在我院进行治疗的86例因半月板损伤引起膝骨关节炎的患者作为研究对象,根据患者的意愿选择治疗方式,其中43例选择常规保守治疗的患者纳入对照组,另外43例选择关节镜半月板治疗的患者纳入研究组。对两组患者的治疗有效率、视觉模拟评分法(VAS)评分、HSS膝关节评分及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)指标水平进行比较。结果研究组的治疗有效率显著高于对照组(P<0.05);研究组与对照组在治疗前的VAS评分、HSS评分、TNF-α水平进行比较均无显著差异(P>0.05),两组经治疗后的VAS评分、HSS评分及TNF-α水平均得到了改善,研究组在治疗后的VAS评分、TNF-α指标水平均低于对照组(P<0.05),HSS评分高于对照组(P<0.05)。结论对膝骨关节炎患者采取关节镜半月板治疗,具有显著效果,可有效减轻患者的疼痛程度与炎症反应,提升膝关节功能。

基于阳热圆运动解析国医大师夏桂成教授“月周律与调周法”

国医大师夏桂成教授所倡导的“月周律与月经周期调治法”(简称“月周律与调周法”)是中医固有的阐述圆运动生物钟规律的理论,有助于分析月经周期和生殖节律的变化。圆运动是宇宙生命运动的普遍规律,古人通过二十四节气描述大自然中与生物生命相关的阳热降沉升浮的圆运动。月周律是女性自身阳热降沉升浮圆运动的结果,同时受大自然阳热圆运动的影响。月周律与大自然阳热圆运动存在着对应关系:阳热升极而降与经期重阳转阴相应;阳热金秋肃降与经后期阳消阴长相应;阳热降极而升与经间期重阴转阳相应;阳热春木温升与经前期阴消阳长相应。调周法的本质是基于月周律,恢复机体阴阳消长及动静升降的正常节律。

宫腔镜手术联合曼月乐环放置治疗子宫内膜息肉临床疗效

目的 探讨宫腔镜手术联合曼月乐环放置治疗子宫内膜息肉的临床疗效。方法 将180例子宫内膜息肉患者依据治疗方法分为对照组(90例,宫腔镜手术)、试验组(90例,宫腔镜手术+曼月乐环)。治疗后,对比分析两组患者病症改善情况、不良反应及临床疗效。结果 治疗前试验组患者黄体生成激素(LH)、促卵泡生成素(FSH)、雌二醇(E2)水平及子宫内膜厚度与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05);治疗后试验组各项指标均优于对照组(P<0.05)。试验组不良反应发生率为5.55%,显著低于对照组的15.55%(P<0.05);试验组患者的临床治疗有效率为97.78%,明显高于对照组的88.89%(P<0.05)。结论 采用宫腔镜手术联合曼月乐环放置方案治疗子宫内膜息肉能够防范子宫内膜增生等不良反应发生,有效改善临床病症,利于患者预后,疗效确切。

基于VMD-GA-BiLSTM的月降水量预测方法

利用辽宁省气象局提供的地面观测降水资料,构建了具有多元时间特征的降水数据,采用变分模态分解方法(variational mode decomposition,VMD)组合遗传算法(genetic algorithm,GA)对双向长短时记忆神经网络(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)进行优化,建立基于VMD-GA-BiLSTM的月降水量预测模型,并与BiLSTM、VMD-BiLSTM和GA-BiLSTM进行实验对比,应用均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)和R 2决定系数作为模型评价指标。实验结果表明:VMD-GA-BiLSTM模型的R 2决定系数达到0.98,RMSE和MAE表现更低,验证了VMD-GA-BiLSTM模型在时间序列预测方面的优势。

玄丹散结汤联合曼月乐治疗气滞血瘀型子宫腺肌病的临床研究

目的探讨玄丹散结汤联合曼月乐治疗气滞血瘀型子宫腺肌病的临床疗效,为气滞血瘀型子宫腺肌病的治疗提供新思路。方法将96例气滞血瘀型子宫腺肌病患者,随机分为对照组(曼月乐,n=48)及观察组(玄丹散结汤+曼月乐,n=48),比较2组患者治疗前后临床主要症状(痛经、月经量)、气滞血瘀型中医证候积分及血清学糖类抗原125(CA125)的变化,临床疗效及不良反应情况。结果(1)组内比较:2组治疗后患者临床主要症状、CA125水平及中医证候积分与治疗前比较差异均有统计学意义(P<0.01)。(2)组间比较:治疗后观察组痛经程度低于对照组(P<0.001)、月经量评分低于对照组(P<0.01)、中医证候积分低于对照组(P<0.001)、临床总有效率比较差异有统计学意义(P<0.01),而CA125值比较差异无统计学意义(P>0.05);观察组不良反应发生率显著低于对照组(P<0.05)。结论两种治疗方法均能有效改善气滞血瘀型子宫腺肌病患者的临床症状和体征;观察组在改善患者临床主要症状(痛经、月经情况)、证型相关伴随症状(乳房胀痛、心烦失眠及胸闷不舒等)、临床总有效率以及不良反应方面优于对照组。

基于注意力机制与LSTM-CCN的月降水量预测

针对现有月降水量预测方法预测准确性不高的问题,提出一种基于注意力机制与LSTM-CCN的月降水量预测方法。首先,利用长短时记忆神经网络(long short-term memory neural network,LSTM)提取气象数据在时间维度的特征分布,从时间相关性方面捕获相邻时间段或长距离气象数据段中的统计分布;其次,利用因果卷积神经网络(causal convolutional network,CCN)将气象数据映射到空间维度,深层次地从空间维度捕获气象数据在空间中的特征统计分布;再次,以并联的方式将时间和空间特征作为交叉注意力网络的输入,构造融合的时空特征;最后,以长短时记忆神经网络构造解码器,并将融合的时空特征作为解码器的输入,预测的月降水量作为输出。选取河南省新乡市2001~2017年数据集进行测试,结果表明:所提出方法的均方根误差仅为13.08 mm,相比主流方法具有更低的预测误差。研究成果可为提高气象预测的准确性和实用性提供参考。

面向月面原位资源利用的嫦娥五号月壤样品颗粒形态特征研究

月壤颗粒形态特征对月面原位挖掘、运输、3D打印等具有重要影响,我国自主获取的嫦娥五号样品可为月球科研站建设等提供月壤关键参数信息。以月面原位资源利用过程关注的月壤颗粒形态特征为目标,利用体视光学显微镜获取了同济大学获批的嫦娥五号月壤颗粒样品图像,构建了一套图像处理和颗粒识别方法,并提出方向差异指数表征颗粒表面粗糙程度,实现了自动提取颗粒边缘并计算其粒度和形态指标。结果表明,所研究嫦娥五号样品颗粒粒径范围为4.36~792.30μm,均值纵横比为0.66,均值圆形度为0.806,均值方向差异指数为0.111。小粒径颗粒占比大,10μm以下颗粒占44.19%。颗粒方向差异指数呈近似正态分布,表明大量颗粒表面粗糙程度近似,并存在少量表面较为光滑和粗糙的颗粒。小粒径颗粒大小与纵横比、圆形度均呈负相关,与表面粗糙程度相关性低,大粒径颗粒大小与形态没有相关性。研究还发现嫦娥五号样品比Apollo 11和Apollo 15样品的颗粒的圆形度更小,形态更不规则。

嫦娥六号环月飞行双环容错姿态控制

嫦娥六号着陆器和上升器组合体(着上组合体)环月飞行阶段,利用安装于上升器的10 N发动机(可形成力偶控制方式)和安装于着陆器的150 N发动机进行姿态控制。根据发动机安装布局,当力偶控制方式下某10 N发动机常关故障、其配对使用的10 N发动机正常工作时,推进系统将产生与期望相反的控制力矩,导致姿态发散。为了保证在10 N发动机故障情况下着上组合体姿态稳定,给出了双环容错姿态控制策略,包括10 N发动机内环控制和150 N发动机外环控制。数学仿真结果表明,着上组合体环月飞行阶段双环容错姿态控制下,10 N发动机故障后,着上组合体姿态可以稳定在给定范围内。针对配置力偶姿控发动机和冗余发动机的探测器,采用双环容错姿态控制策略,可以有效应对力偶姿控发动机故障影响,保证探测器姿态稳定。

离散元法在月面建造力学分析中的研究及应用

【目的】为了深入了解月面建造过程中月壤的力学特性,评估月基装备性能,优化月面建造作业,开展离散元法(discrete element method,DEM)在月壤接触力学领域的应用调查研究,旨在利用离散元法为未来月球基地建设提供理论指导和技术支持。【研究现状】基于地质勘探、资源采集及运输、建造作业等月面原位建造任务场景,分析月壤颗粒的建模与参数标定,介绍月基装备与月壤的接触作用研究现状,概述离散元法在钻-壤作用模拟、铲-壤作用模拟、轮-壤作用模拟及足-壤作用模拟中的应用,探讨基于离散元法的天然月基承载力分析。【结论与展望】提出降低几何模型复杂度、优化粒间接触模型及参数是提高宏观尺度月壤离散元建模精度以应对大规模月面建造场景的有效方法。认为利用离散元法进行铲挖式月壤采集装置及足式月球车设计在未来可以为月面建造提供可靠的技术支持。面向月面建造,离散元法将在水冰资源利用、建筑物月面承载力分析等方面提供科学依据。

月面原位水资源获取技术与发展趋势

随着深空探测活动的持续推进,月球探测已成为开展行星际探测的重要部分.月球原位资源利用是保障载人月球探测及月面长期驻留的关键技术途径,中国已将月面原位水获取方法列为月球探测的关键技术之一.月面原位水获取方法主要分为极区水冰勘探开采和月壤氢还原制水两种技术途径.现有勘探到的水冰资源主要位于月球极区,分布不均匀,开采难度大.目前研究提出了多种不同类型的极区水冰勘探开采方法,但实际效果有待月面原位试验验证.月壤加氢还原制水技术方法工作条件不受区域限制,应用范围较广,但仍存在反应条件要求高、能耗大等技术限制,未来需在节能和有效矿物成分富集等方面有所突破.

三次采油用月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的高效液相色谱分析检测方法

为了建立三次采油用月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的液相色谱分析检测方法,通过对色谱要素的优化实验,确立了最佳色谱条件,并进行了方法学评价。实验确定色谱柱为羟基柱,规格为150 mm×4.6 mm;流动相为乙腈与水;梯度洗脱(0~3 min:25%乙腈/75%水;3~8 min:90%乙腈/10%水;8.01 min:25%乙腈/75%水);流速为1.0 mL/min;质谱检测器正模式检测;进样量为2μL。该方法在20~200 mg/L浓度范围内线性相关系数R=0.99998,检出限低至5 mg/L,加标回收率在88.10%~97.14%之间,10 min完成一次分析,展现了检测结果准确、检测方法灵敏、快速的色谱学优点,能够满足复杂采出液中月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的定量检测。因采用质谱检测器,可同时开展油井采出液中月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的结构鉴定。

针对半月板损伤患者的运动学步态分析

目的:探讨应用Codamotion 2CX1三维动态关节运动捕捉系统分析不同程度半月板损伤患者运动学特征。方法:2020年12月至2022年6月收治的半月板损伤患者及招募的正常人共135例,男82例,女53例;年龄14~29岁;病程1~3个月。结合临床症状及MRI检查明确半月板损伤诊断,根据Stoller分级标准将半月板损伤分为4级:0级(正常)37例,Ⅰ级30例,Ⅱ级33例,Ⅲ级35例。采用Codamotion 2CX1三维动态关节运动捕捉系统对各组受试者进行行走测试,采集步行及运动学定量化指标,包括膝关节屈伸、内外旋、内外翻,并对其进行运动学进行分析。结果:在膝关节屈曲/伸直的分布中,4组患者膝关节最大屈曲、最小伸直及膝关节屈伸范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);在膝关节内旋/外旋的分布中,4组患者膝关节内旋及膝关节旋转范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);在膝关节内翻/外翻的分布中,4组患者膝关节外翻及膝关节翻转范围比较,差异有统计学意义(P<0.05);临床分期进展与膝关节伸直、外旋、内外翻及翻转活动范围呈正相关(P<0.05);与膝关节屈曲、内旋及屈伸、旋转活动范围呈现负相关(P<0.05);膝关节内旋、外旋角度可以作为半月板损伤临床分期的独立影响因素(P=0.006,0.019<0.05)。结论:半月板损伤患者膝关节运动发生了明显变化,且不同临床分期下,变化有一定差异,步态分析为半月板损伤的运动学分析提供了一个可靠的依据,有助于更好了解关节的运动学指标,同时提供了一个较为可靠的辅助诊疗方案,为后续医学研究提供了新方向。

1971-2020年我国月气候预测业务预报评估

我国已开展短期气候预测工作近70 a,是世界上开展短期气候预测研究和业务最早的国家之一。自2021年3月开始,国家气候中心通过官网正式公开发布未来15~30 d、自然月和季节的气候预测公报,短期气候预测越来越受到社会关注。2013年中国气象局预报与网络司在短期气候预测业务的基本状况和历史评估方法的基础上,发布了短期气候业务预测效果评估方法,本文使用该方法对国家气候中心1971—2020年全国月气候趋势预测产品进行了评估。结果表明:无论是月平均气温距平还是月降水量距平百分率预测,夏半年的预测准确率均整体高于冬半年;近50 a全国月平均气温距平预测水平上升趋势明显,全年中除了12月外,其余月份平均气温距平预测与实况的距平相关系数在全国大部地区都呈正相关;近50 a全国月降水量距平百分率预测水平呈先降后升的趋势,尤其是近30 a呈现较为稳定的提升态势,月降水预测与实况的相关分布主要有3种形态,体现出降水预测比气温预测更为复杂的特性。

美国地月空间安全研究进展综述

随着地月空间的探索和利用活动越来越频繁,维护地月空间安全、构建覆盖地月空间的能力建设越来越重要。文章调研美国地月空间安全发展总体情况,分析其维护地月空间安全的重点举措,包括加强军民合作、制定战略规划、推进能力部署等;总结神谕(Oracle)、敏捷地月空间飞行火箭验证(DRACO)等美国地月空间安全重点项目发展情况,涉及太空态势感知、空间推进等领域;分析地月空间安全在顶层布局、构建态势感知架构、融合发展等方面的发展特点,得出加强地月空间可持续发展顶层谋划、提前布局研究地月空间安全核心技术等启示建议,可为后续地月空间长期可持续发展提供相关参考。

冰晶石-月壤熔盐体系初晶温度的研究

冰晶石熔盐电解法可实现月壤原位利用制备金属和氧气,研究冰晶石-月壤熔盐体系的初晶温度对电解槽稳定运行具有重要意义。本文以火山渣和玄武岩复配的NEU-1月壤仿真样为原料,与冰晶石、CaF_(2)混合配置电解质,将其作为待测试样,利用差热分析法测量了不同月壤仿真样添加量、不同分子比的冰晶石熔盐体系的初晶温度。结果表明,当分子比为2.2时,随着月壤仿真样添加量从0%增加至24%,冰晶石熔盐体系的初晶温度从974.9℃降低至932.0℃;每添加1%的月壤仿真样,冰晶石熔盐体系的初晶温度降低约1.79℃;当月壤仿真样添加量为8%时,随着分子比从2.2升高至2.7,冰晶石熔盐体系的初晶温度从960.0℃升高至979.4℃。

基于地基测量数据的月球DRO轨道定轨精度分析

针对地月空间DRO探测,基于中国深空探测任务的现有测量条件,仿真分析月球DRO轨道探测器定轨预报精度。采用批处理定轨方法,选择以地球为中心天体进行轨道积分,并增加了月球非球形引力摄动。计算分析表明,在目前的测量条件下,2天短弧测距单独定轨精度为km量级,速度精度优于3cm/s,预报7天三维位置最大差异为数10km量级,速度差异小于6 cm/s;测距联合VLBI定轨精度为百米量级,速度精度优于0.4 cm/s,预报7天三维位置最大差异为千米量级,速度差异小于2cm/s,VLBI数据的加入能显著提高DRO短弧定轨预报精度。5天长弧测距单独定轨精度优于1km,速度精度优于1cm/s,预报7天三维位置最大差异小于2km,三维速度最大差异小于1cm/s,增加定轨弧长对测距数据单独定轨预报精度有显著提高。