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未来月球熔岩管科研工作站能源供给的数值模拟

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地球物理学报 2023年第11期66卷 4490-4503页

作者：周书红胡才博张怀石耀霖中国科学院大学地球与行星科学学院中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049

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... 详细信息

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.

关键词：熔岩管月球科研站有限元数值模型热流密度加热功率

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熔岩管冷却过程中的热应力计算

中国科学院大学学报（中英文） 2016年第3期33卷 412-420页

作者：李镇村石耀霖张泽阳董培育杨少华中国科学院大学中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院生态环境研究中心北京100085

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... 详细信息

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。

关键词：熔岩管火山灾害热应力有限元计算

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月面熔岩管洞穴探测的意义与初步设想

中国科学：物理学、力学、天文学 2018年第11期48卷 86-99页

作者：肖龙黄俊赵佳伟赵健楠中国地质大学(武汉)行星科学研究所武汉430074

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... 详细信息

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.

关键词：熔岩管洞穴月球探测月球基地

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月球熔岩管探测研究现状与发展方向

前瞻科技 2024年第1期3卷 100-108页

作者：郑翀邓青云叶茂李斐重庆星网网络系统研究院有限公司重庆401123 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

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... 详细信息

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。

关键词：月球熔岩管重力探测

面向悬崖释放的星球熔岩管探测车设计及实验研究

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面向悬崖释放的星球熔岩管探测车设计及实验研究

作者：于兆玮哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,月球及火星上熔岩管天窗的陆续发现,证明了星球地下存在着巨大空间,是目前深空探测任务中的高价值目标。星球熔岩管包含松软地形、悬崖环境、硬质崎岖路况等极端地形特征,是典型的非结构化地形,现有的星球探测车难以通过。尽管... 详细信息

近年来,月球及火星上熔岩管天窗的陆续发现,证明了星球地下存在着巨大空间,是目前深空探测任务中的高价值目标。星球熔岩管包含松软地形、悬崖环境、硬质崎岖路况等极端地形特征,是典型的非结构化地形,现有的星球探测车难以通过。尽管目前各国展开了星球熔岩管探测计划,但由于星球地下环境的几何物理特征数据稀缺,相关的机器人技术仍处于探索阶段。本文从现有的星球熔岩管悬崖环境数据出发,完成星球探测车的机械系统优化设计和实物样机研制,提出了适合于星球熔岩管探测车在天窗悬崖处移动的控制策略,为熔岩管探测车移动系统设计提供一种解决思路。在移动系统机械结构设计部分,基于已探测到的地球及外星球熔岩管地形几何物理特征,对探测任务需求进行分析,并以此确定主要技术指标及机械结构总体设计方案。基于探测车构型,确定移动系统的目标优化参数,构建载荷分配目标、稳定性目标等优化函数,引入地面通过性、干涉条件等约束条件,进而利用单目标遗传算法迭代求解参数优化结果。基于已有的探测车构型及主结构参数,对星球熔岩管探测车结构进行机械设计;并利用有限元软件对其中关键零部件进行刚强度分析。在移动系统控制策略设计部分,基于设计的熔岩管探测车机械结构,建立其在松软/硬质平地上与斜坡上的运动学模型,并且通过分析轮地接触相互作用力学模型,建立松软/硬质平地及斜坡上的探测车动力学模型。为了能够更好地完成探测任务,根据推导得到的运动学模型,设计基于MPC的轨迹跟踪控制策略,并通过仿真进行效果验证。考虑到悬崖环境下探测车移动容易出现滑移现象,提出熔岩管探测车在岩壁上的运动优化目标,基于推导得到的动力学模型与MPC跟踪控制策略,提出车轮-绳轮的协调跟踪控制策略,通过仿真试验验证跟踪效果。在移动系统试验验证部分,基于设计的星球熔岩管探测车移动系统机械结构及控制系统,开展仿真试验,对于探测车在松软/硬质平地上的越障能力、抗倾覆性等地面通过性能进行测试,并对探测车在悬崖环境中的横纵向移动能力进行试验。为了进一步确定熔岩管探测车在极端地形上的工作性能,搭建移动系统的软件平台和硬件系统,完成移动系统原理样机的研制,并开展整机实验验证车辆在松软地形与大坡度岩壁上的通过性。

关键词：熔岩管悬崖探测星球探测车参数优化控制策略

登陆月球后住在哪？科学家把目光瞄向地下熔岩管 006

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科技日报

作者：王筱骄王春

科技的进步与发展把人们对未来的幻想变成现实。太空漫步、登陆月球、探测火星……科学家一直在探索未知的宇宙深空。近些年来，寻找宇宙中第二个“人类家园”成为科学家们努力的方向之一。而最新研究表明，这一梦想极有可能变为现实。... 详细信息

科技的进步与发展把人们对未来的幻想变成现实。太空漫步、登陆月球、探测火星……科学家一直在探索未知的宇宙深空。近些年来，寻找宇宙中第二个“人类家园”成为科学家们努力的方向之一。而最新研究表明，这一梦想极有可能变为现实。近日，据国外媒体报道，行星科学家指?

关键词：熔岩管行星表面

来源： cnki报纸评论

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外星熔岩管可成为人类基地

科学大观园 2017年第22期 72-73页

作者：汪忆

科学家曾提出了雄心壮志计划,声称本世纪30年代将派遣人类在火星和月球上建立人类基地,然而各种的危险因素对人类栖息环境提出了严峻挑战——不仅要考虑到太空碎片的危害,还要考虑到太空辐射造成的身体损伤。而近期,拉脱维亚研究人员在... 详细信息

科学家曾提出了雄心壮志计划,声称本世纪30年代将派遣人类在火星和月球上建立人类基地,然而各种的危险因素对人类栖息环境提出了严峻挑战——不仅要考虑到太空碎片的危害,还要考虑到太空辐射造成的身体损伤。而近期,拉脱维亚研究人员在欧洲行星科学大会,提出了一个可能的解决方案——人类在月

关键词：太空站熔岩管美国国家航空航天局国际空间站

月球及火星熔洞密封技术发展及其方案可行性研究

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前瞻科技 2024年第1期3卷 86-99页

作者：邱家稳崔致和何延春王琎霍丽霞马动涛中国空间技术研究院北京100094 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

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... 详细信息

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。

关键词：空间密封技术月球基地火星基地熔岩管空间移民密封涂层密封可行性分析

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)

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Entomotaxonomia 2011年第2期33卷 112-117页

作者：田明义华南农业大学资源环境学院昆虫学系广东广州510640

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... 详细信息

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。

关键词：鞘翅目步甲科伊塔步甲属新种熔岩管越南