月球恒温层地下空间利用探索构想

发布时间：2022-02-11 23:36

　　开展月球资源探测与地下空间利用是人类探索月球、将月球纳入人类活动范围的重要举措。本文从月球地质结构特性及月球表面温度变化特征入手,综合考虑月球纬度、月壤/月岩导热性能等要素,针对月球恒温层的恒温特性及随纬度变化的温度涵盖范围,提出了在月球恒温层开发月球地下人类基地、月球地下轨道交通、月球生命体存储、月球原位热能存储等月球地下空间利用构想。针对所提出的月球恒温层利用构想,设计了月球地下人类基地空间支护与搭建、基于电磁技术的月球地下飞行式轨道交通、可温度调节式月球战略储备库、基于月岩/月壤导热差异的原位热能存储等技术实施方案。基于上述构想及技术方案,本文系统总结了月球恒温层地下空间利用需突破的技术挑战和面临的关键科学问题。本研究将为未来建立月球人类基地及月球地下空间利用提供技术参考。 

【文章来源】：工程科学与技术. 2020,52(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1 月表温度随月球纬度变化曲线图[8,14]

月球表面纬度划分及内部结构见图2。月球深部则受到太阳辐照热量传导及月球内部热流（Fe O+Ti O2）的综合作用。月球内部热流作用相对于太阳辐照对月球地下温度影响较小，一般可忽略其影响[15]。受太阳辐照角度影响，不同纬度地区月球地下恒温层温度亦不相同（图3），其数值近似等于所在位置月表温度的周期平均值。月层温度与月壤深度间关系表达式如下[8]:

式中，a=k/(ρc)为月壤的热扩散率，A为月表温度波动幅值，ω为月表温度波动圆频率。由式（1）可知，月层温度以余弦规律波动，波动幅度随深度的增加以指数规律变小，相位则随深度增加相对滞后。由于月壤的热扩散率a很小，月层的温度波动随深度的增加迅速减小，月表以下1 m深度处的温度波动不到0.01 K,1.3 m深度处温度波动幅度近似为0，可以看作到达恒温层。

【参考文献】：
期刊论文
[1]关于嫦娥三号软着陆轨道设计与控制的讨论[J]. 丁丹.  科技风. 2017(23)
[2]月球表面实时温度模型（英文）[J]. 冯绚,郭强.  遥感学报. 2017(06)
[3]月壤及模拟月壤微观结构的研究[J]. 李丽华,唐辉明,刘数华.  岩土力学. 2012(01)
[4]新研究确认恐龙灭绝由小行星撞地球造成[J]. 黄堃,蓝建中.  前沿科学. 2010(01)
[5]月表温度剖面对于“嫦娥一号”卫星微波探测仪探测亮温影响的模拟研究[J]. 李芸,王振占,姜景山.  中国科学（D辑:地球科学）. 2009(08)
[6]月球探测发展历程及启示[J]. 邓连印,崔乃刚.  哈尔滨工业大学学报(社会科学版). 2008(03)
[7]月球表面土壤温度仿真分析[J]. 李清毅.  航天器环境工程. 2007(06)
[8]月球表面环境综合模拟系统的设想[J]. 石晓波,李运泽,黄勇,王浚.  中国工程科学. 2006(11)
[9]月球表面热环境数值分析[J]. 徐向华,梁新刚,任建勋.  宇航学报. 2006(02)
[10]新的探月角逐正在加剧[J]. 黄祯翔.  发明与创新(综合版). 2005(04)



本文编号：3621148