月球熔岩管探测与开发方案设计

在总结前期探测成果和前人研究的基础上,结合对地球熔岩管洞穴的实地考察,深入分析月球熔岩管洞穴的探测开发价值与挑战。结合月球遥感探测数据,针对不同洞口构造的熔岩管,以中丰富海及静海两个典型熔岩管洞穴为案例,构建了由月面平台、探测器及自主机器人等组成的联合探测方案。围绕未来建设月球熔岩管洞穴基地的目标,深入分析熔岩管洞穴开发建设需求与挑战,进一步提出了熔岩管洞穴内部场坪建设、通信能源部署以及居住设施建造方案。

壤基材料加筋月壤技术在月球基地建设中的应用

月球基地建设是当前各国月球探测与开发计划的核心目标之一,受限于地月运输成本高昂,以月壤作为基材研发各类建筑材料是目前最为经济合理的方案。发展月壤基构件成型技术和纤维制造技术,研发月壤基纤维增强复合材料,有望为月球基地建设提供原材料保证。月壤基纤维可结合3D打印技术制备各种壤工织物,如:壤工格栅、壤工布以及壤工袋等。针对目前所提出的月球基地设计构思,讨论月球基地建设中可能遇到的工程问题,基于加筋原理提出了相应的壤工结构物形式。最后,系统总结了壤基材料加筋月壤技术应用于月球基地建设时需突破的技术挑战和面临的关键科学问题。该文研究对原位利用月球资源、开展月球基地建设具有重要意义。

一种基于Petri网的多机器人路径规划建模方法

月球基地建设是当前各国月球探测与开发计划的核心使能技术之一。然而,为消除高昂的运输成本和有限载人航天技术的约束,使用多机器人团队建造月球基地的新研究方案被提出,该方案的关键是如何实现多机器人针对复杂任务的路径规划。为此,以月球基地建设场景中的探测采集区域、采集月壤、搬运月壤等作为复杂的任务输入,研究了一种基于Petri网模型的多机器人路径规划建模方法。构建了多机器人运动的Petri网模型;使用线性时序逻辑(linear temporal logic,LTL)语言描述月球基地建设的相关任务;将Petri网模型和LTL公式结合求解得到多机器人路径;在Matlab软件中进行仿真验证,并与使用切换系统的建模方法进行对比。结果表明,使用Petri网模型所需的建模总时间比切换系统模型单个任务的建模时间减少2个数量级,说明建立的Petri网多机器人模型具有避免维度爆炸、计算高效等优势。

到月球去跑马圈地

月球成为了众多国家心目中的“宝地”，美国、俄罗斯、欧洲、日本、印度都已参与到新一轮的登月竞赛之中。专家预计，人类将在未来的10～15年之内再次踏上月球。

月壤纤维材料研究进展与展望

以月球基地建设中对结构和功能材料的需求为出发点,探讨了利用月壤制备纤维并用于月球基地建设的可行性,总结了目前国内外在月壤纤维制备领域的研究现状。在此基础上分析了月壤纤维在月球基地中用于结构防护、生存和生命保障等领域的独特优势和应用前景,提出了未来月壤纤维领域应重点研究和突破的关键理论和技术基础,以期从基础研究和应用需求层面促进月壤纤维这一前瞻性研究领域的发展。

月壤原位利用工程技术发展浅析

月壤原位利用技术作为月球资源原位利用技术体系中的重要环节,相关技术的工程化应用是未来实施月球探测及资源开发的重要内容,也是实现自给式月球探测和开发的起点。文章基于国内外月壤原位利用技术的发展现状和趋势,给出了月壤原位利用的工程技术路线。结合近期任务工程化实施的问题和难点,简要梳理了月壤原位制氧和月壤原位成型的技术方案和发展思路,旨在为后续月球资源探测和开发提供借鉴和指导。

月面居住舱可折叠轮式移动机构方案设想

为实现月球居住舱的移动并能够充分利用空间,根据月球表面的作业环境分析了居住舱的任务,提出了一种能够提高探测能力的月面居住舱移动机构设计方案,介绍了该移动机构在月球折叠着陆、展开移动、锁定停放及折叠起飞返回4种工作模式,总结了月面机构设计、着陆缓冲、驱动控制、能源动力以及自主维护等方面的关键技术与难题。

模拟月壤制备连续纤维的可行性研究

月球基地建设是人类开展深空探测的初步任务,原位利用月球资源对于实现月球基地建设具有重要意义.本文以月球基地建设中对高性能材料的需求为出发点,研究了模拟月壤的组成、晶相结构、熔融特征和成纤行为.研究结果表明,月壤与地球玄武岩矿石具有相近的化学成分和矿物相组成,模拟月壤在1332℃完全熔融并在淬冷后转化为非晶态玻璃体.采用熔融-牵引法获得了单丝拉伸强度超过1400 MPa的月壤基连续纤维,该强度接近目前商业化的玄武岩纤维.研究结果证实原位利用月壤制备连续纤维具有一定的可行性,基于月壤纤维增强的复合材料有望为未来月球基地建设提供原材料保障.