月球原位能源支撑技术探索构想

作     者：谢和平 李存宝 孙立成 廖家禧 杨伟 马举昌 李碧雄 XIE Heping;LI Cunbao;SUN Lichegn;LIAO Jiaxi;YANG Wei;MA Juchang;LI Bixiong

作者机构：深圳大学广东省深地科学与地热能开发利用重点实验室深地科学与绿色能源研究院土木与交通工程学院广东深圳518060 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院四川成都610065 河南省农业厅中药材生产技术服务中心河南郑州450000 四川大学建筑与环境学院四川成都610065 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2020年第52卷第3期

页      面：1-9页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 07[理学] 070401[理学-天体物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0704[理学-天文学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51827901 51804203)。 

主　　题：月球 原位能源供给 极大温差 热伏发电 磁浮发电 

摘      要：随着探月工程规模的不断扩大,仅仅依靠太阳能电池或小型放射性同位素电源将难以为月基活动提供充足持续的能源供应,研发月球原位能源供给技术是各类月基活动的关键基础。月球表面昼夜温差极大且当月壤月岩埋深超过1 m时,月壤月岩层的温度基本恒定。本文基于月壤和月岩恒温层与月球表面存在巨大温差的特性,提出了利用该温差进行发电的月基原位能源支撑技术构想,设计了月球温差热电材料热伏发电技术和月球温差磁悬浮发电技术及实施构想。月球温差热电材料热伏发电系统直接利用热电材料实现昼夜连续工作的热电转换,该装置设计有由热管相连的3层均热板,解决月壤表层导热性差带来的换热不足问题,将月表辐射能(白天)以及月壤的热能(夜晚)连续转化为电能,几乎可以满足所有空间能源系统的需求。月球温差磁悬浮发电系统利用热管将月壤中的热量传入发生器,将循环工质加热蒸发,在磁悬浮透平发电机中做功发电,循环工质在表面换热器中与太空进行辐射换热而冷凝,经工质泵加压后回流到发生器再次吸收热管热量进行循环发电,从而将月球表面与月球月岩恒温层之间的温差转换为电能。两类月基温差发电技术具有无机械摩擦、效率高、寿命长、质量轻的优点,可为探月活动原位能源供给提供相关技术支撑。