利用熔岩管道建设月球农场的初步构想

总结了月球熔岩管道的天然优势和地外农场的研究进展,概括了月球农场建立所涉及的原位资源利用关键技术,梳理了利用熔岩管道建设月球农场的基本思路,并提出了基于月球熔岩管道的月球农场布局规划,总结了月球农场建设所面临的科学难题,为利用熔岩管道建设月球农场的研究提供参考。

未来月球熔岩管科研工作站能源供给的数值模拟

在月球熔岩管内建立科研工作站可以避免很多自然灾害,因此月球熔岩管长期被认为是人类探索月球建造科研基地的理想场所.Apollo 15和Apollo 17实测资料表明月表具有极低的导热系数,所以月球风化层的温度在深度超过50 cm的区域保持在较低的恒定值(~250 K).因此,在熔岩管内建立科研工作站需要考虑维持人类宜居温度的供热问题.在不考虑熔岩管轴向热量流失的情况下,本文建立了二维瞬态热传导的有限元数值模型,定量研究了位于赤道和极地地区的单位轴向长度(1 m)熔岩管加热到宜居温度的时间、维持在宜居温度所需要的供给功率以及利用太阳能给熔岩管供电等问题.结果表明,对于直径为20 m的单位长度的管洞,在Apollo测量点和极地地区分别采用6280 W及16328 W的加热功率一个月球日内就可以将其加热到宜居温度(~293.15 K).在维持宜居温度阶段,熔岩管壁热量在向四周传递的同时热流也在逐渐减小.结果也表明,为了节约能源,月球科学研究站应建在赤道地区平均温度较高、深度较深、直径较大的熔岩管处.而且如果在熔岩管壁处增加0.5 m厚度的风化层作为绝热层可以进一步减小加热功率和热量损失.因此,在加热阶段位于赤道地区直径为20 m且含绝热层的熔岩管在前三年需要20L~120L W(L(m)为实际熔岩管的轴向长度)的加热功率和0.06L~0.4L m^(2)的太阳能电池板.3年后,仅需15L W的功率和0.05L m^(2)的太阳能电池板即可满足室温需求.我们的研究将为今后在月球熔岩管内建立科学研究基地提供科学指导.

月球熔岩管探测中月表杂波识别方法仿真

月球上可能存在大量可用于抗辐射、躲避陨石撞击和月球表面极端温度变化的熔岩管。月球表面杂波识别以及与熔岩管目标回波的区分是月球熔岩管目标探测的重要问题。根据高频电磁波与低频电磁波在月壤中的路径衰减快慢不同,熔岩管道高低频功率比与月表杂波高低频功率比不同的特征,提出了一种利用高低频电磁波功率比进行月表杂波识别的方法。基于分辨率、回波功率、信杂比和信噪比对熔岩管探测雷达进行了参数优化设计,建立了仿真系统,利用伪谱时域方法对不同走向的月球熔岩管回波进行了仿真研究。仿真结果表明了利用回波的高低频功率比区分月表杂波和熔岩管回波的有效性,熔岩管道高低频回波和月表杂波高低频回波功率比与熔岩管埋深度呈正相关,与频率比呈正相关。

利用熔岩管道建设月球基地的规划设想

建设永久性月球基地是人类进行月球探索的关键步骤和最终目标,研究月球基地的规划有助于月球基地建设工程的立项和航天战略的稳健实施。本文基于现有的月球探测成果,提出利用熔岩管道建设月球基地的设想,对月球基地选址、结构与构型、设计策略、方案评估进行了分析,提出了建设月球基地的规划方案,拟为未来建设月球基地提供参考。

越南南部穴居伊塔步甲一新种(鞘翅目:步甲科:棒角甲亚科)(英文)

记述采自越南胡志明市附近Tan Phu火山熔岩管系统中的穴居步甲1新种。模式标本分别保存在巴黎自然博物馆、华南农业大学昆虫标本室和胡志明大学昆虫标本室。德氏伊塔步甲Itamus deuvei,新种(图1～8)本种为伊塔步甲属中两个喜洞穴种类之一(另一种穴伊塔步甲Itamus cavicola,产于巴布亚新几内亚的新爱尔兰岛),其与穴伊塔步甲的主要区别在于:体细长、触角长、缺眼毛、翅沟极浅且无刻点、阳茎中叶近端部明显伸长。正模:♂,越南同奈省定贯县和新富县之间,火山溶岩管,17-Ⅻ-2006,Bedos A,采于蝙蝠粪便上(编号No.Vn06-253);副模:4♂♂ 2♀♀(编号No.Viet-048),地点同正模,23-Ⅻ-1994,Deharveng L,Tam T Q和Bedos A采。

熔岩管冷却过程中的热应力计算

除本身造成的直接灾害外,火山喷发的基性熔岩流动过程中经常会形成熔岩管.由于地下空洞的存在,熔岩管附近区域的地表稳定性会降低,容易发生坍塌,造成次生灾害。月球和火星上发现的熔岩管是未来外星探测基地的最佳选择,对于熔岩管稳定性研究也具有潜在价值。本文运用有限元方法,基于熔岩管形成机制,建立熔岩管形成后温度演化过程和相应的位移和热应力状况.通过分析熔岩管附近主应力的演化过程,考察不同物理参数(熔岩管的大小、深度、形状)对于熔岩管稳定性的影响。

袖阀管模袋注浆技术在高速公路路基溶洞处治中的应用

以汕湛高速公路熔岩区桩基施工为例,结合现场实际情况,确定对熔岩区桩基采取袖阀管模袋注浆施工技术。文中简要介绍了袖阀管模袋注浆技术施工工艺和技术要点,施工过程中质量控制方法和要点,施工效果评定。该施工技术可有效保证桩基施工质量,且确保施工安全。

镜泊湖世界地质公园熔岩隧道分布特征及成因

通过地形测量、专项调查等手段,对全新世镜泊近期玄武岩台地熔岩隧道进行研究发现,镜泊湖熔岩隧道按成因分为两种类型,一类为主熔岩隧道,此类熔岩隧道是熔岩流流淌过程中周边遇冷首先凝固,其中心保持高温液体状态,继续流空所致;另一类为走向与熔岩流方向呈一定夹角的熔岩"气洞",是气泡沿熔岩流切线方向逃逸汇聚所致.镜泊湖镜泊近期熔岩台地上的塌陷沟谷为主熔岩隧道塌陷形成的,即熔岩塌陷沟谷位置为主熔岩隧道位置.研究为理解全球不同区域火山熔岩隧道的形成过程提供必要证据,同时为镜泊湖世界地质公园科普宣传、旅游开发提供科学理论依据.

月球及火星熔洞密封技术发展及其方案可行性研究

月球及火星等地外天体上的熔洞具有抗辐射性、抗陨石撞击、防月/火尘和隔热保温性好等优点,利用熔洞建立居住基地是未来人类在地外天体长时间驻留的可选方案之一。文章探讨了熔洞基地建设中最基本的技术问题之一——熔洞密封技术方案的可行性;讨论了空间密封结构和快速检漏技术;提出了两种熔洞密封方案——基于独立柔性气腔的密封结构方案和基于熔洞内表面涂层处理的密封方案;提炼出了需要解决的关键技术问题,并对密封技术的未来发展趋势进行展望;给出本领域研究的发展建议,为未来深空探测和地外天体的基地建设提供技术支撑。

地球熔岩管道微生物研究对天体生物学的启示

天体生物学作为与深空探测相结合的交叉学科,旨在从地球极端环境类比、古代生命载体信息发掘和模拟等方面揭示地外行星体是否适合生命生存和繁衍,其中适宜的环境条件是评价所有天体是否宜居的重要条件。近年来在月球和火星等行星表面发现了大量由火山熔岩流形成的熔岩管道,这些巨型管状地下空间具有稳定的温度和防辐射等环境条件,为生物在地外星体上的生存提供了潜在的庇护场所。基于地球熔岩管道的天体生物学的类比研究可以为探索地外生命痕迹提供重要线索,本文综述了现阶段地球熔岩管道内微生物的研究进展、微生物痕量气体代谢在天体生物学研究中的潜力及天体生物学的研究进展,旨在为后续开展地球及地外熔岩管道的天体生物学研究提供思路。

月球基地的建设远景与挑战

基于对月球资源和环境条件的调研及国内外月球基地建设方案的相关研究与发展现状,综合考虑月球纬度、复杂地形地貌以及月壤/月岩矿物等原位资源利用因素,以传统土木工程为框架,结合当下物联网、大数据、人工智能等研究方法,提出以月表、月海、月岩等地貌特征与不同阶段下月球开发探索的研究目标相结合,分阶段构建“月表之上”“月海之中”“月岩之下”的月球综合体建造基地的设想。对不同阶段的基地建设选址、设计方案、结构特征以及智慧基地的建设要点进行分析,总结面对复杂月面地貌特征条件下构建月球基地综合体所面临的技术挑战和关键科学问题,为未来建设高级月球基地及功能分区部署提供参考。

月球熔岩管探测研究现状与发展方向

建设月球科研站是当今国际上探月的重要目标,熔岩管是科研站的重要候选地之一。文章探讨了月球熔岩管作为天然洞穴对于建设月球科研站和月球基地的重要性,回顾了国内外月球熔岩管的现有认识,重点讨论了其探索过程和研究意义。针对月球熔岩管探测的技术难点,提出了未来发展趋势。结合中国的“嫦娥”系列探月工程,给出了相关建议。

自重构机器人探索地外熔岩管的应用前景

月球和火星等行星表面上的熔岩管被视为人类科学考察基地和生态维持区域的优先选址。然而,熔岩管内部存在的塌物等障碍为熔岩管的无人化探索和改造带来了极大的挑战。模块化自重构机器人以其多功能性和可复用性等优势,成为在不可预测的非结构化环境中越障和操作物体的理想选择。文章简要介绍了模块化自重构机器人概况,重点讲述了该类机器人在熔岩管内移动与越障、采样与操作、辅助支撑这3个场景中的软硬件研究和应用前景。最后针对自重构机器人建设地外熔岩管基地所面临的挑战提出发展建议。

月面形貌勘察重建及其在熔岩管探测中的应用与展望

月球的熔岩管洞穴具有天然的地下管道结构,能够在强辐射、大温差和频繁陨石撞击等月面高风险环境中提供良好的庇护,成为了建立月球科研站等地外基地的必然选择。而随着月面形貌勘察重建技术的不断进展,高精度的形貌勘察手段和高精细的三维形貌模型可以为月球熔岩管洞穴的探测与应用潜力的评估提供强有力的支撑。文章总结了人类在月球探测的不同阶段的主要任务,以及熔岩管洞穴与未来月球基地选址和建设的关系,并对中国目前熔岩管洞穴探测的研究现状进行了简要分析。同时,借助对月面熔岩管洞穴的常用探测手段的分析,对月面形貌勘察重建技术在熔岩管探测中的应用现状、发展需求和挑战进行了讨论。最后,对未来月球熔岩管的探测进行了展望并提出建议,以期推动月球熔岩管洞穴探测和相关科学研究的全球发展,为人类命运共同体的太空征程而共同努力。

面向熔岩管探测的星球子车及其参数化设计方法研究

星球熔岩管是进入星球地下的捷径,具有较高的科学探测及资源勘探价值。提出了一种新型系绳星球熔岩管探测子车,并开展其参数化设计研究。面向熔岩管管口大坡度斜坡绳索释放回收问题以及熔岩管内探测车转向问题对系绳轮式移动机构进行了构型设计。基于地面力学理论,考虑三轮移动系统在熔岩管口周围及管底堆积区松软地形内移动能力,以及探测车在崎岖硬质熔岩管内壁中的几何通过性、平稳性和抗颠覆性等因素对系绳三轮移动系统进行了参数优化设计。在模拟外星球地表环境中的仿真和试验结果表明,使用提出的优化设计方法设计出来的星球车完全满足预定的技术要求,相比于参数优化之前具备更强的移动性能,并可为四轮、六轮等多轮星球车参数化设计提供有益借鉴。

对我国月球科研站开展特定固体月球动力学研究的一些思考

我国在月球探测空间技术方面近年来取得了里程碑性的突破,在科学研究方面也将开展国际月球科研站的研究和部署,此时确定一些既有重大科学意义、又在我国目前研究基础上具备可行性,能够培养队伍、取得突出成果的关键科学问题十分重要。本文仅对我国拟建设的国际科研站在固体月球动力学研究方面的一些关键科学问题提出一些设想。在几年时间内,建议开展月球现今热状态的国家自然科学基金重大项目类研究,通过它培养科研队伍,在地球物理、大地测量、地球化学、矿物学、高温高压实验、地球动力学等学科交叉和集成研究中取得突出进展;在十几年时间内,可以进行月震学的研究和部署,如果能在月震台站布设技术方面做出原始创新,则能在月球内部结构、组成和状态的研究中取得里程碑性的进展;最后,在几十年的时间内,开展熔岩管洞穴科研站的先导性研究,为在月球上建立长期有人科研站奠定基础。期待国家自然科学基金委员会发挥顶层设计和队伍组织作用,建立多学科融合平台,助力实现我国月球科学研究跨越式发展。

月面熔岩管洞穴探测的意义与初步设想

认识月球和利用月球是人类进行月球探测的两大目标.月球基地建设对于达成以上目标至关重要,基地选址需要首先考虑月面环境和资源等因素.月球熔岩管洞穴可提供温和适宜的环境和潜在的资源保障,是建设月球基地的绝佳选择.本文在总结最新探测成果和前人研究的基础上,对月面熔岩管洞穴分布、外部地质特征、内部环境、可利用资源等探测内容进行了分析,初步规划了月面熔岩管洞穴的探测方案和相应的有效载荷,提出了三处熔岩管洞穴作为未来科学探测和月球基地建设的候选目标,并建议对月面熔岩管洞穴的科学价值和工程价值开展进一步论证和进行探测规划.