模拟月壤成型研究现状     

宋蕾  徐佼  唐红  范树迁  刘建忠  李雄耀  刘基权 《矿物学报》2020,40(1):47-57

月球基地建设是当前人类探索月球以及外太空的初步任务目标,但是地月间运输成本高昂,未来的月球基地建设的开展很可能倾向于采用"就地取材",即直接利用月球资源的方式进行。月壤是月球表面上随处可取的资源,若能有效利用,必然能大幅降低基地的建造成本。为满足月球基地建设中大量的原材料需求,国内外学者已经开始通过对阿波罗等航天计划取样的真实月壤样品和地球上制备的各类模拟月壤样品进行各种成型试验,探讨利用月壤进行月球资源就地利用的可行性。基于此,本文对模拟月壤成型技术和方法的国内外研究进展进行了归纳总结,结合月球表面的实际环境,对各种方法和技术的应用前景及可能遭受的挑战进行了详细探讨,论述了向月球运输大型设备及在月球实际环境中使用额外添加剂的难度。此外,详细介绍了国内课题组对我国自主研制的CLRS系列模拟月壤和钛铁矿粉末进行的激光3D打印成型试验的结果,阐明了激光3D打印工艺参数、预压等处理技术对激光烧结模拟月壤成型性的影响。详细介绍了模拟月壤的烧结机理及成分演变的研究,并且论述了烧结温度、烧结气氛、成分组成及原料粒度等对模拟月壤烧结过程的影响,讨论了模拟月壤成型的机理性研究的重要性,本文旨在为今后月面资源就地利用、月壤成型技术及机理等研究课题的进一步发展提供参考。  相似文献   

厚度对月壤微波辐射亮温的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

孟治国  平劲松  徐懿  陈圣波  陈思 《地理研究》2014,33(6):1015-1022

基于嫦娥系列卫星微波辐射计数据的月壤厚度反演是中国月球科学研究的重要目标之一。基于辐射传输方程,数值模拟了不同频率、（FeO+TiO₂）含量和表面温度条件下厚度对月壤微波辐射亮温的影响;基于嫦娥二号卫星微波辐射计（Chang’E Lunar Microwave Sounder,CELMS）数据,结合Apollo 计划获取的月壤厚度资料及其他月壤厚度资料,系统分析了厚度对CELMS观测数据的影响。结果表明：频率、（FeO+TiO₂）含量、表面温度对亮温的影响远大于厚度对亮温的影响,是基于CELMS数据进行月壤厚度反演的重要影响因素;低频、低（FeO+TiO₂）含量、低温条件下,厚度对CELMS数据的影响最大;利用3 GHz、凌晨时刻的CELMS数据进行月陆地区月壤厚度反演可行。研究结果对基于嫦娥系列卫星CELMS数据的月壤厚度反演具有重要参考意义。  相似文献   

TJ-1模拟月壤承载特性的现场试验研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

蒋明镜  戴永生  张熇  王闯  吴晓峰 《岩土力学》2013,34(6):1529-1535

采用TJ-1模拟月壤作为试验材料,通过静力触探、静载荷试验的对比分析,探讨适合月壤承载力计算的经验公式,以期为未来载人登月时宇航员和着陆器登陆可能涉及到有关月面承载能力的问题提供必要的参考。首先,使用近255 t TJ-1模拟月壤人工制备出13 m×12 m×1.2 m试验用地基,后在试验地基均匀布置6个静力触探测点和2个静载荷试验测点进行测试。针对太沙基承载力计算半经验公式以及规范和国内外学者提出的12个适合中密实砂土静力触探承载力计算的经验公式,对试验结果进行探讨。发现直接运用太沙基提出的半经验公式计算月壤承载力结果明显偏小,而由联合试验小组提出的经验公式 能够用来近似计算月壤地基承载力。计算结果表明,该经验公式在计算承载力时能够与静载荷试验值较好的吻合。  相似文献   

月壤及模拟月壤微观结构的研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

李丽华  唐辉明  刘数华 《岩土力学》2012,33(1):31-34

为了对比研究月壤与模拟月壤的微观结构,介绍了月壤的形成作用过程和5种基本颗粒类型;通过真实月壤照片,对月壤微观结构进行了分析;利用火山灰为模拟月壤主体材料,对其成分进行了检测;对模拟月壤的火山灰颗粒进行了显微图像分析试验。结果表明,月壤存在胶结物微观颗粒,胶结物颗粒具有分支的组织形态和封闭的气泡,并且有金属铁珠存在;火山灰所含的主要成分及含量与月壤相似,经过粉碎的火山灰试样棱角较为明显,其纵横比峰值略小,稍显长条状,但与月壤比较相近,而复杂度因子则略有欠缺,说明颗粒还不够粗糙和多棱  相似文献   

简化接触模型的月壤离散元数值分析   总被引：2，自引：2，他引：0  

郑敏  蒋明镜  申志福 《岩土力学》2011,32(Z1):766-0771

根据月壤其颗粒级配可归类于粉质砂土。针对真实月壤所处的环境（无水、低重力场、低气压等）,将Perko等2001年提出的月壤颗粒间的范德华力植入离散元分析软件PFC2D中,模拟了刚性边界下加入该模型与未加该模型试样的双轴压缩试验,研究了颗粒间范德华力对试样的宏观力学特性与微观颗粒接触的影响。结果表明,颗粒间的范德华力对试样的抗剪强度、体应变以及颗粒平均配位数都有显著的影响  相似文献   

南极MIL 090070月球陨石的岩石矿物学特征          下载免费PDF全文

姚杰缪秉魁  陈宏毅谢兰芳 夏志鹏 《极地研究》2013,25(4):329-341

MIL 090070陨石是2009年美国南极陨石搜寻项目(ANSMET)在南极横断山脉米勒山区(Miller Range)发现的一块月球陨石,属于斜长岩质月表角砾岩。它具有典型的碎屑结构,主要由岩屑、晶屑、玻屑和细粒基质组成。岩屑以复合斜长岩质岩屑和斜长岩岩屑为主,其次为辉长岩质斜长岩岩屑、辉长岩岩屑、辉长苏长岩岩屑、辉长岩质橄长岩岩屑和橄榄辉长岩岩屑等。晶屑有普通辉石、易变辉石、斜长石、尖晶石、石英和钛铁矿等矿物。玻屑主要为斜长石质的玻屑,呈细长或弯曲条状,多具裂纹。MIL 090070陨石的矿物组成主要为斜长石（86 vol%,An92—99）、橄榄石（6 vol%,Fo53—89）、辉石（7 vol%,En25—83Fs7—43Wo2—45）,以及少量的尖晶石、钛铁矿和石英等;其中,辉石有单斜辉石和斜方辉石二种。MIL 090070陨石中橄榄石和辉石的Fe-Mn值分布明显不同于地球、火星、金星和小行星的样品,基本落在月球岩石范围。MIL 090070陨石在多期次冲击和胶结作用下,岩屑的矿物成分和粒度不断变化,岩屑类型更多样,更复杂。基于MIL 090070陨石的岩石矿物学特征、碎屑类型及结构的特征等研究,可以进一步丰富我们对月球物质的形成及月岩—月壤演化过程的认识。  相似文献   

制备TJ-1模拟月壤空心圆柱试样的新方法   总被引：1，自引：0，他引：1  

李立青  蒋明镜  苏佳兴  吴晓峰 《冰川冻土》2011,33(4):927-932

针对TJ-1模拟月壤颗粒级配跨度大、粒径〉2mm．的颗粒含量多,采用常规方法制备空心圆柱试样容易出现粗细颗粒分离、试样整体不均匀的特点,提出改良型制备方法．首先采用分层欠压法与冰冻法相结合制备出孔隙比e=1．0的实心圆柱试样,并对实心样的均匀性进行评价,得到分层制备相同孔隙比的TJ-1模拟月壤均匀试样时每层试样的高度;...  相似文献   

基于模拟月壤挖取采样扭矩试验及建模     

李谦  段隆臣  张大伟  高辉  刘宾 《地球科学》2013,(6):1363-1370

开展月球探测对于提升我国综合实力具有重要意义.按照计划我国将在2017年左右完成月球采样并返回地球的目标.目前国内各科研院所对采样机具的研究多集中在钻取机具的设计及其仿真模拟上,对表层取样机具研究较少.基于表层取样研发了一套由直流电机驱动,并能通过检测其电流间接测算挖取运动扭矩的试验机构.利用该机构在6种不同的模拟月壤中进行不同试验参数的挖取试验后可知,在不同的试验条件下挖取机构承受的扭矩变化趋势大致相同,并能由4个特征点进行描述.4个特征点的取值随试验参数的不同而改变.完成试验后将试验数据进行归一化处理后导入BP神经网络进行学习和训练,建立了以运动参数(运动角度、机构悬挂高度)、模拟月壤类型(内聚力、内摩擦角)、模拟月壤密实程度(容积密度、孔隙度、相对密实度)为输入量,机具承受扭矩为输出量的神经网络模型.通过与实测数据对比可证明本文建立的BP神经网络挖取力学模型具有很高的拟合和预测精度.  相似文献   

月球钻探取心特种钻头研制与试验   总被引：1，自引：0，他引：1  

李大佛  雷艳  许少宁 《地球科学》2013,(Z1):167-173

对月壤形成过程和物质组成进行了介绍,并将实际月壤基本物理力学指标与CUG-1型模拟月壤和普通干砂进行对比,认为在月球钻探取样过程中可能遇到具有一定胶结强度的硬质团块.为保证钻探取样顺利进行,需要研制月球钻探用特种取心PDC钻头.基于PDC钻头的碎岩机理,对钻头的负前角、旁通角、出露高度、钻头保径和PDC切削齿的钎焊工艺分别进行了设计,并对钻杆和钻头装配体在钻进过程中的受力过程进行有限元分析.最后,采用所设计的特种取心PDC钻头进行岩石干钻试验,试验结果表明该钻头能钻进可钻性级别小于或等于六级的岩石,能满足月球钻探需要.  相似文献   

用于月面车辆力学试验的模拟月壤研究   总被引：9，自引：1，他引：8  

李建桥  邹猛  贾阳  陈斌  马文哲 《岩土力学》2008,29(6):1557-1561

研究月面环境下的车辆地面力学,对保证月球探测车辆的正常工作具有重要意义,而用于月面车辆力学试验的模拟月壤则影响其结果的准确度与可信度。用于月面车辆力学试验的模拟月壤,以月壤样本与JSC-1模拟月壤为参考标准,以吉林辉南县火山灰为主要原料、赤铁矿砂为辅料,通过调整试样的粒径分布与赤铁矿砂含量,使模拟月壤的比重、内摩擦角、凝聚力、承压特性、粒径分布、颗粒形态、矿物组成等参数接近JSC-1模拟月壤,并在月壤样本的参数变化范围之内,表明该模拟月壤可用于月面车辆力学试验研究。  相似文献