月壤钛铁矿微波烧结制备月球基地结构材料的初步设想

月球基地建设是当前"重返月球"的一个重要目标,为满足其建设需要大量结构材料.部分学者通过对真实月壤样品和模拟月壤进行各种高温烧结实验,分析了就地利用月壤矿物资源制备各种材料的方法.但由于月壤成分较为复杂,烧结产物的性能还很难满足实际需求.微波烧结技术作为一项新技术,具有传统烧结技术无法比拟的优势,更适合作为月球资源利用中的烧结加热技术.结合月壤中钛铁矿的含量,通过热力学分析,作者认为利用钛铁矿进行微波烧结实验来制备月球基地所需结构材料是一个值得深入研究的方案.     

利用月球含氧矿物制取氧气的方法学比较

氧气作为人类未来在月球上生存的基本条件,研究制取方法是月球基地建设中的一个主要目标.本文分类总结了利用月球含氧矿物制氧方法;就制氧方法适合就地利用月球资源、反应的高效率、反应过程易实现性等方面比较了各类方法的优缺点,提出就地利用微波能加热、氢气作为还原剂、月壤中钛铁矿作为反应物的月球基地制氧的优选方案.     

CAS-1模拟月壤

模拟月壤是与月球月壤具有相似的矿物组成、化学成分和物理力学性质的地球物质,是月球样品的地球化学复制品.长白山龙岗火山群金龙顶子火山喷发的四海火山渣具有与阿波罗14号采集的月球样品相似的化学和矿物组成,并含有20%～40 %的玻璃物质.以四海火山渣为初始物质,研制成功CAS-1模拟月壤,并测量了CAS-1模拟月壤的主量和微量元素组成、矿物组成、密度、颗粒形态、粒度分布、抗剪性和复介电常数等参数.结果表明,CAS-1模拟月壤与Apollo 14号采集的月球样品具有相似的化学成分、矿物组成和物理力学性质,是一种理想的低钛玄武岩质模拟月壤.     

月球钻探取样技术研究进展

“嫦娥5号”探测器的成功发射，揭开了我国月球采样返回的序幕。面对当前月球（未来深空）探测的需求，钻进技术作为能够获取深层地质样品的最常用手段，受到越来越多的关注。然而，地球环境下的常规钻探机具与工艺在面对月球（太空）环境时并不能直接进行应用。基于此，本文就当前各国月球钻探技术的研究进展进行了广泛调研与分析，具体包括真实月壤的性能及模拟月壤的研发、月球环境对钻进的影响、月球钻探机具结构和月球钻探规程的探索等几个方面；并对未来月球钻探技术的发展进行了分析思考。     

月壤厚度的研究方法与进展

月壤厚度的研究对未来月球探测、登月与月球资源开发均具有十分重要的意义。它是恢复月球起源和演化历史的重要参数,也是估算月球3He资源量的必要前提。本文将月壤厚度的研究方法归纳为直接和间接两类,直接方法主要是利用月震数据对月壤厚度进行推算,间接方法包括基于撞击坑形态、分布以及地基雷达遥感数据估算月壤厚度两种。随着定量微波遥感的发展,结合我国嫦娥探月工程的实施,利用高分辨率被动微波遥感亮温反演月壤厚度为月壤厚度的研究指出一个新的方向。     

嫦娥五号返回月壤微观形貌特征及其对太空风化的指示意义

研究识别嫦娥五号返回月壤样品颗粒的类型、含量、形貌、结构和成分特征,可为嫦娥五号着陆区月壤的成因与月球表面演化过程提供关键科学依据.利用扫描电镜-能谱仪、矿物自动定量分析系统和显微激光拉曼光谱仪对嫦娥五号表取月壤样品CE5C0400（YJFM00403）进行了系统研究,发现月壤颗粒组成多样,包括斜长石、单斜辉石和橄榄石等矿物、玄武岩碎屑、黏结物和玻璃球.颗粒表面和内部微观结构复杂,呈现各种破碎、表面附着堆积、微撞击坑、溅射物等形式的微米-纳米级的形貌特征.嫦娥五号月壤的微形貌特征记录了以微陨石撞击为主导的复杂太空风化过程:一方面反复的撞击作用使月壤颗粒破碎、粒度变细,另一方面撞击引发的局部熔融又使颗粒发生胶结,同时伴随含铁矿物分解形成微-纳米级单质铁颗粒.上述过程反复进行,导致月壤颗粒大小和物相组成复杂多变.      

月球探测与人类社会的可持续发展

1959年至1976年的18年是人类第一次月球探测高潮，美国和前苏联共成功发射了45个月球探测器，获取了382kg的月球岩石和月壤样品，这些探测资料和月球样品的系统分析与研究，大大促进了人类对月球、地球和太阳系的认识，并带动了一系列基础科学的创新，促进了一系列应用科学的发展。通过从1976年至1994年近18年浩如烟海的月球探测数据和资料的消化、分析与综合研究后，1994年Clementine环月探测器的发射，标志新的一轮探月高潮的开始。当前，国际探月活动刚进入重返月球、逐步建设月球基地的阶段，而逐步开发利用月球矿产资源、能源和特殊环境，建设月球基地，为人类社会的可持续发展服务，已成为新世纪月球探测的总体目标。本在系统分析已有的探测与研究资料基础上，论述了开发利用月球上具有的巨大能源库、丰富的矿产资源和独特的环境资源将对人类社会可持续发展所具有的深远意义。     

月壤中的氦-3

除了极少数非常陡峭的山脉与撞击坑和火山通道的峭壁外，整个月球表面几乎都被一层厚度不等的月尘、岩屑和岩块的混合堆积物即月壤所覆盖。由于月球无大气层等特殊环境，太阳光长驱直入，太阳风粒子直接注入到月壤细小颗粒上使月壤中富含稀有气体等太阳风粒子组分。本文在系统阐述月壤的形成过程与形成机制的基础上，分析了月壤中稀有气体的来源及其浓度与月壤的成熟度、月壤颗粒大小、月壤矿物组成和化学成分的相关关系，进而利用已有的探测数据和分析结果，对月壤中氦-3资源的开发利用前景进行了初步评估。     

模拟月壤表层采样试验研究

月球取样方式可以分为两大类:表层月壤采样和深层月壤采样。表层月壤采样一般使用挖、铲、夹、耙、吸等方式,而深层月壤采样一般使用钻取方式。通过采用和真实月壤特性类似的模拟月壤进行地面表层采样试验,主要针对挖取和铲取的方式,检测采样过程中模拟月壤和机具的相互作用力学参数,研究模拟月壤特性和采样方式对采样过程的影响,为后期进行月球环境下的模拟试验或计算机仿真提供重要的参考。     

应用于月壤取样钻具的激光选区熔化研究综述

综述了月球钻探取样钻具的发展现状,金属三维点阵的轻量化以及激光选区熔化制造技术的基本方法和优势。基于激光选区熔化制备技术提出了将三维空间点阵结构应用于月球钻探取样钻具的轻量化,讨论了点阵结构的钻具对于月球钻进过程的适应性并展望了轻量化月球取样钻具方面的发展趋势。分析认为,利用激光选区熔化技术制备的三维点阵结构在月壤取样钻具方面具有很大的应用潜力。