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链霉菌在模拟微重力效应下浸出矿物中元素试验研究
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作者 王维 张利敏 +1 位作者 夏庆银 黄英 《湿法冶金》 北大核心 2025年第3期370-378,共9页
生物冶金作为未来实现星际基地原位资源利用(ISRU)的一种有效手段,近年来引起了学界的关注。但在微重力效应下,链霉菌与矿物之间的相互作用机制尚不明晰。为探究这一问题,本研究利用回转器模拟了微重力效应下链霉菌Streptomyces sp.R76... 生物冶金作为未来实现星际基地原位资源利用(ISRU)的一种有效手段,近年来引起了学界的关注。但在微重力效应下,链霉菌与矿物之间的相互作用机制尚不明晰。为探究这一问题,本研究利用回转器模拟了微重力效应下链霉菌Streptomyces sp.R76浸出矿物中的元素。结果表明:模拟微重力环境明显加速了Streptomyces sp.R76发育分化及代谢能力,主要表现在气生菌丝和孢子发育分化提前发生,同时有机酸产量有所提高;在模拟微重力效应下,Streptomyces sp.R76产生的乳酸和枸橼酸浓度分别为8.6、0.17 mmol/L,而在重力条件下,分别为5.8、0.04 mmol/L;当Streptomyces sp.R76与矿物共培养时,模拟微重力效应下的稀土元素浸出率为3‰,钙浸出率为0.11‰,而重力条件下的稀土元素浸出率仅为0.33‰,钙浸出率为0.08‰;Streptomyces sp.R76在微重力条件下产生的乳酸和枸橼酸是促进稀土、硅和钙元素从矿物中浸出的关键。 展开更多
关键词 isru 模拟微重力 链霉菌 生物浸出
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Additive Manufacturing of Lunar Regolith via Resin-Based Binder and Material Extrusion Method for High-Performance In-Situ Manufacturing on the Moon
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作者 Tongcai Wang Guangshuai Gu +2 位作者 Rihan Zhang Qianshun Cui Gong Wang 《Additive Manufacturing Frontiers》 2025年第3期74-81,共8页
The utilization of lunar regolith for construction on the lunar surface presents a critical challenge in-situ resource utilization.This study proposes a lunar regolith manufacturing method that uses a high-performance... The utilization of lunar regolith for construction on the lunar surface presents a critical challenge in-situ resource utilization.This study proposes a lunar regolith manufacturing method that uses a high-performance resin binder characterized by a high regolith content and strong forming capabilities.A combined resin material with both thermosetting and photosetting properties was developed and mixed with lunar regolith to create a slurry.This slurry can be directly molded or additively extruded into green bodies with specific structures.These green bodies can self-cure under the high temperatures and ultraviolet radiation experienced during the lunar day,reducing energy consumption and fulfilling the requirements of lunar construction.The material-forming processes and effects of various additive types and concentrations,regolith mass ratios,and processing parameters on the properties of the slurry and the formed specimens were thoroughly investigated.The mechanical performance and microstructure of the fabricated samples were analyzed.The lunar regolith mass ratio reached 90 wt%(approximately 79 vol%),with the highest compressive strengths exceeding 60 MPa for cast specimens and 30 MPa for printed samples.This technology shows significant potential for enabling in-situ lunar regolith-based construction in future lunar missions. 展开更多
关键词 isru Lunar regolith Additive manufacturing In-situ construction Material extrusion
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太空制造技术的发展与思考
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作者 韩建超 赵衍华 +5 位作者 颜家勇 左洋 庞勇 王鹏飞 张利新 王国庆 《航天制造技术》 2025年第3期1-20,I0001,共21页
太空制造技术在深空探测以及未来航天活动中有广泛的应用前景,是各航天大国竞相发展的先进技术。本文从太空制造技术的发展背景及现实意义出发,阐述了太空制造技术内涵及体系构成,在此基础上梳理国内外在轨制造技术和地外天体原位制造... 太空制造技术在深空探测以及未来航天活动中有广泛的应用前景,是各航天大国竞相发展的先进技术。本文从太空制造技术的发展背景及现实意义出发,阐述了太空制造技术内涵及体系构成,在此基础上梳理国内外在轨制造技术和地外天体原位制造技术的研究现状,从在轨制造材料、在轨增材制造、在轨等材制造、在轨连接与修复、在轨装配与检测、地外资源原位提取利用和地外天体设施原位建造等多个方面对太空制造技术发展重点进行了归纳总结,指出相关技术在当前发展过程中遇到的一系列技术挑战,并提炼出其未来的发展趋势。通过国内外太空制造技术发展历程及国内外研究差异性分析,从任务牵引、平台构建、标准制定三个方面给出了我国太空制造技术的发展建议,以期为太空制造技术发展布局提供有益参考。 展开更多
关键词 太空制造 增材制造 在轨焊接 在轨装配 原位资源利用
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面向水冰探测的月尘防护研究综述 被引量:2
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作者 王鹏伟 耿健 +3 位作者 杨喆 任正宜 郭美如 王晓冬 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-19,共19页
月尘一直以来都是阻碍人类探索月球的一大问题,月尘颗粒锋利、细微和带静电等特性可对各类机械结构、密封结构、功能表面、空间仪器载荷以至宇航员产生巨大危害。文章总结了目前月尘防护技术的研究进展,包括月尘的全流程防护及大空间月... 月尘一直以来都是阻碍人类探索月球的一大问题,月尘颗粒锋利、细微和带静电等特性可对各类机械结构、密封结构、功能表面、空间仪器载荷以至宇航员产生巨大危害。文章总结了目前月尘防护技术的研究进展,包括月尘的全流程防护及大空间月尘防护研究;以电磁法为代表的主动防护技术,如电帘、静电场、等离子体束、电喷雾和磁辊等除尘技术;以表面改性技术为主的被动防护技术,如减弱范德瓦耳斯力的低表面能、高粗糙度的纳米尺度涂层和减弱静电力的功函数匹配涂层等。聚焦中国探月工程水冰探测计划的月尘防护,综述了针对采掘、加热和分析三个环节所使用的过滤和密封的防尘手段,包括采掘钻杆使用螺旋槽和间隙密封;加热和分析容器采用金属刀口主密封和O型圈辅助密封;在分析仪器前设置烧结金属过滤器、高效空气过滤器(HEPA)和多级永磁月尘过滤器(LAF-PMS);在连接管道处设置双层O型圈密封;在外接出口处设置迷宫密封和HEPA等。最后,给出一种“水冰探测仪月尘防护的方案设计”。 展开更多
关键词 月尘防护技术 isru 水冰探测
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Development and characterization of the PolyU-1 lunar regolith simulant based on Chang’e-5 returned samples 被引量:2
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作者 Yuan Zou Huanyu Wu +3 位作者 Shupeng Chai Wei Yang Renhao Ruan Qi Zhao 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第9期1317-1326,共10页
Leading national space exploration agencies and private enterprises are actively engaged in lunar exploration initiatives to accomplish manned lunar landings and establish permanent lunar bases in the forthcoming year... Leading national space exploration agencies and private enterprises are actively engaged in lunar exploration initiatives to accomplish manned lunar landings and establish permanent lunar bases in the forthcoming years.With limited access to lunar surface materials on Earth,lunar regolith simulants are crucial for lunar exploration research.The Chang’e-5(CE-5)samples have been characterized by state-of-the-art laboratory equipment,providing a unique opportunity to develop a high-quality lunar regolith simulant.We have prepared a high-fidelity PolyU-1 simulant by pulverizing,desiccating,sieving,and blending natural mineral materials on Earth based on key physical,mineral,and chemical characteristics of CE-5 samples.The results showed that the simulant has a high degree of consistency with the CE-5 samples in terms of the particle morphology,mineral and chemical composition.Direct shear tests were conducted on the simulant,and the measured internal friction angle and cohesion values can serve as references for determining the mechanical properties of CE-5 lunar regolith.The PolyU-1 simulant can contribute to experimental studies involving lunar regolith,including the assessment of interaction between rovers and lunar regolith,as well as the development of in-situ resource utilization(ISRU)technologies. 展开更多
关键词 Lunar regolith Simulant Lunar soil mechanics Chang’e-5 isru Lunar exploration
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月球原位资源开发体系研究进展 被引量:2
6
作者 严一粟 郭继峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1155-1171,共17页
月球原位资源开发是探月计划的核心目标,需依托月球独特的区位、物质与环境条件设计相关工业体系。针对我国国际月球科研站计划的近期规划,以钛铁矿、水冰与氦-3三类开采价值与技术成熟度较高的重点资源为例,综述月球原位资源开发全流... 月球原位资源开发是探月计划的核心目标,需依托月球独特的区位、物质与环境条件设计相关工业体系。针对我国国际月球科研站计划的近期规划,以钛铁矿、水冰与氦-3三类开采价值与技术成熟度较高的重点资源为例,综述月球原位资源开发全流程研究进展。首先区分区域普查与近点详查两条技术路线,简述重点资源勘查成果。然后分别介绍以三类资源为原料的选矿、提取与制备技术。随后从资源需求与设施组织形式两个角度探讨资源提取后的产品加工。最后,分析现月球原位资源开发体系的技术能力与结构完整性,提出四项关键问题与发展方向,形成三条主要结论与研究建议,为我国抢先建立世界领先水平的月球原位资源开发体系提供参考。 展开更多
关键词 原位资源开发 国际月球科研站 资源勘查 提取与制备
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月壤填充式折展舱壁仿生结构拓扑优化研究
7
作者 徐钊 肖立平 +1 位作者 王守一 赵海峰 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期41-47,共7页
为提高大型空间结构建造效率、降低发射成本,基于月壤填充加固理念提出一种树叶仿生式折展舱结构及相应的拓扑优化设计方法,实现可折展太空舱的加筋构型优化.参考树叶的叶脉分布原理进行仿生流线型加筋构型设计,利用月壤对折展舱板壳内... 为提高大型空间结构建造效率、降低发射成本,基于月壤填充加固理念提出一种树叶仿生式折展舱结构及相应的拓扑优化设计方法,实现可折展太空舱的加筋构型优化.参考树叶的叶脉分布原理进行仿生流线型加筋构型设计,利用月壤对折展舱板壳内部进行填充,实现加筋强化.基于Mohr-Coulomb本构模型拟合月壤材料的力学参数,以结构刚度、稳定性及质量为优化变量,构建折展舱面板结构的多目标优化模型并进行求解.分析结果表明:在月球重力作用下,舱体折展比约为5.7,结构应变能、自然频率与总质量之间通过多目标优化实现综合性能最优构型设计.对于应变能与自然频率的加权总目标,当权重0≤w≤0.08时,40%月壤体积分数结构最优,当0.08<w≤1.00时,30%月壤体积分数结构最优.除保证舱体折展比外,该设计在月壤资源利用、刚度、稳定性等方面也具有综合优势.研究结果验证了月壤填充式折展舱拓扑优化设计的可行性,为后续地外行星基地的建设提供了一种新的设计思路与建造方法. 展开更多
关键词 月壤填充 折展结构 拓扑优化 仿生式设计 薄壁加筋结构 原位资源利用
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月面“车路耦合”运输系统设想
8
作者 严一粟 郭继峰 《空间科学与试验学报》 CSCD 2024年第2期40-48,共9页
我国国际月球科研站计划突出“科学认识+资源利用”双核心目标,以月球原位资源利用为首要技术内容。为有效配合国际月球科研站计划的工程实施,本文对贯穿月球原位资源勘察、开采与建筑建造环节的月面运输能力进行探究与设想,首先分析了... 我国国际月球科研站计划突出“科学认识+资源利用”双核心目标,以月球原位资源利用为首要技术内容。为有效配合国际月球科研站计划的工程实施,本文对贯穿月球原位资源勘察、开采与建筑建造环节的月面运输能力进行探究与设想,首先分析了现有月面移动能力在里程、速度与感知设施的缺陷;随后针对月面运输线路与载具的作业特点,梳理了对二者的基本要求,提出“载具+道路设施”的车路耦合运输系统架构;最后在总结、分析现有潜力工程技术后,提炼出一体化与标准化两条运输系统推进路径,建立基于任务区域环境特性的车路耦合运输系统遴选指标,并进一步给出三个关键研究方向建议,以求在系统顶层设计上为月面交通系统的过渡做好准备。 展开更多
关键词 原位资源利用 月面运输能力 车路耦合 载具+道路设施
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增材制造月壤原位成形技术的研究现状 被引量:2
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作者 吴灵芝 尹海清 +4 位作者 张聪 张瑞杰 王永伟 姜雪 曲选辉 《矿产综合利用》 CAS 北大核心 2023年第6期99-107,共9页
这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。几十年来,太空探索一直是炙手可热的话题,随着嫦娥五号的发射,正式开启了我国首次地外天体采样返回之旅,象征着我国月球基地建设方案正式提上日程。月球探索是人类进行深空探索的第一步,月球原位资... 这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。几十年来,太空探索一直是炙手可热的话题,随着嫦娥五号的发射,正式开启了我国首次地外天体采样返回之旅,象征着我国月球基地建设方案正式提上日程。月球探索是人类进行深空探索的第一步,月球原位资源利用对于月球探索具有重大意义。增材制造是进行月球原位资源利用建设月球基地的有效手段。本文阐述了月壤的基本特性以及模拟月壤的特点及组成,重点总结了目前国内外模拟月壤增材制造的研究进展。提出了面向月球风化层(即月壤)的增材制造关键技术的重要挑战。围绕我国月球基地建设工程,讨论了增材制造技术的发展前景与可能的实施途径。 展开更多
关键词 陶瓷及复合材料 增材制造 模拟月壤 原位资源利用(isru) 成形精度
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基于SLM的模拟月壤原位成形技术 被引量:12
10
作者 李雯 徐可宁 +3 位作者 黄勇 胡文颖 王道宽 姚思齐 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1931-1937,共7页
激光选区熔化(SLM)技术与原位资源利用(ISRU)概念结合,有望解决地外大规模基地建设的工程难题。利用模拟月壤考察了SLM成形技术用于月球原位资源增材制造的可行性。采用高能束激光为热源,对粉床内模拟月壤颗粒进行逐层照射,使颗粒熔融... 激光选区熔化(SLM)技术与原位资源利用(ISRU)概念结合,有望解决地外大规模基地建设的工程难题。利用模拟月壤考察了SLM成形技术用于月球原位资源增材制造的可行性。采用高能束激光为热源,对粉床内模拟月壤颗粒进行逐层照射,使颗粒熔融固结。以激光体积能量密度为综合评价指标,开展SLM工艺参数研究,实现模拟月壤的低能耗、高效率、高几何精度成形。研究结果表明:模拟月壤在激光工作波长吸收率高,热稳定性好,利用较低激光能量可实现模拟月壤SLM成形,成形件几何精度高;激光体积能量密度决定了成形件质量,增加激光体积能量密度可以提高成形件力学性能,但过高的激光体积能量密度使成形件发生严重变形;模拟月壤颗粒形态复杂、粒度分布广、流动性差,通过优化颗粒粒径分布范围,可以有效提高粉体的流动性,从而形成致密且均匀的粉床,避免成形件缺陷的产生。 展开更多
关键词 月球探测 模拟月壤 原位制造 原位资源利用(isru) 增材制造
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Preparation and characterization of a specialized lunar regolith simulant for use in lunar low gravity simulation 被引量:18
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作者 Ruilin Li Guoqing Zhou +4 位作者 Kang Yan Jun Chen Daqing Chen Shangyue Cai Pin-Qiang Mo 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第1期1-15,共15页
Lunar in-situ resource utilization(ISRU)has been put on the agenda by many countries.Due to the special material nature and low gravity environment,the lunar regolith demonstrates significantly different behavior from... Lunar in-situ resource utilization(ISRU)has been put on the agenda by many countries.Due to the special material nature and low gravity environment,the lunar regolith demonstrates significantly different behavior from terrestrial geomaterials.However,the systematic understanding of its geotechnical behavior is now seriously restricted by the scarcity of lunar regolith and the difficulty in simulating lunar gravity.A new lunar regolith simulant,termed as China University of Mining and Technology Number One(CUMT-1),has been developed to recover properties of the lunar regolith and simulate the lunar gravity by adopting the recently advanced geotechnical magnetic-similitude-gravity model testing(GMMT)method.The CUMT-1 simulant was prepared by reproducing the in-situ formation and fragmentation of the lunar matrix,which plays a key role in the irregular particle morphology.The mineralogical compositions,particle morphology and gradation,specific gravity,bulk density,void ratio,shear strength,and compressibility were determined.After quantifying the magnetization and magnetic-similitude-gravity characteristics,an application of the cone penetration resistance under low gravity was further given.The obtained results are compared to the values known for lunar regolith samples and other simulants,which demonstrates promising characteristics for use in geotechnical engineering-based and scientificbased applications,especially considering the influence of lunar gravity. 展开更多
关键词 Lunar regolith CUMT-1 simulant Low gravity GMMT method isru
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月球冶金技术的发展前景 被引量:4
12
作者 陈志远 周国治 《自然杂志》 北大核心 2013年第1期1-8,共8页
探月行动自阿波罗登月计划以来经历几次起落,但是可以预见的是,对月球的开发是人类以后将会面临的共同课题。各国对月球的科学研究中,关于月球矿产资源的贫富、分布状况都获得了比较确实的信息,对于这些矿产资源的利用也已经开始了研究... 探月行动自阿波罗登月计划以来经历几次起落,但是可以预见的是,对月球的开发是人类以后将会面临的共同课题。各国对月球的科学研究中,关于月球矿产资源的贫富、分布状况都获得了比较确实的信息,对于这些矿产资源的利用也已经开始了研究。但从冶金工程角度研究月球原位资源利用技术的工作还不多。利用月球自有矿产资源提取金属原料,可以有力保障月球开发过程中的基础建设项目,加快月球开发的速度。通过对月球资源和能源的考察,以月表主要矿物钛铁矿为例,总结了适用于月球环境的冶金方法,并探讨月球冶金工业的建设原则和研究方向。 展开更多
关键词 空间技术 原位资源利用 钛铁矿 月球
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月球氦-3资源的原位开采热释放行为研究 被引量:7
13
作者 宋洪庆 杜恒畅 +3 位作者 张杰 马冬宇 张贤国 寇珏 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期787-792,共6页
月球氦-3资源的原位利用不仅可以解决深空探测的能源供给问题,而且能够极大地减少深空探测的成本.选取钛铁矿作为月壤的代表矿物,建立了氦-3原子以空位和间隙两种缺陷赋存于钛铁矿中的分子动力学模型,阐述了不同温度下氦-3原子在钛铁矿... 月球氦-3资源的原位利用不仅可以解决深空探测的能源供给问题,而且能够极大地减少深空探测的成本.选取钛铁矿作为月壤的代表矿物,建立了氦-3原子以空位和间隙两种缺陷赋存于钛铁矿中的分子动力学模型,阐述了不同温度下氦-3原子在钛铁矿中的扩散和释放行为.模拟计算结果表明:当氦-3在钛铁矿中扩散时,这些原子倾向于聚集成气泡.根据氦-3释放量随温度的增长率,整个加热释放的过程可以划分为两个阶段.月球氦-3资源原位开采的最优加热温度应在1000K以上,该温度下以不同形式赋存的氦-3均可以大量释放. 展开更多
关键词 氦-3 原位资源利用 月球 分子动力学模拟 扩散与释放
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月球基地建造的发展趋势、目标体系与政策路径 被引量:1
14
作者 周诚 高玉月 +1 位作者 覃文波 丁烈云 《科学通报》 北大核心 2025年第21期3460-3469,共10页
自1959年苏联发射第一颗月球探测卫星以来,苏联月球计划和美国阿波罗计划已经成功完成了多项无人探月、载人登月任务.随着美苏太空争霸的结束,探月活动保持了半个世纪的静默期.进入21世纪后,全球范围内正在掀起新一轮的探月活动热潮.不... 自1959年苏联发射第一颗月球探测卫星以来,苏联月球计划和美国阿波罗计划已经成功完成了多项无人探月、载人登月任务.随着美苏太空争霸的结束,探月活动保持了半个世纪的静默期.进入21世纪后,全球范围内正在掀起新一轮的探月活动热潮.不同于20世纪以单次独立任务为主的月球探测,新世纪的探月活动凸显出通过整体规划和分步实施,在月面建立永久性基础设施的意图,以及“认识与利用并重”的月球探测目标. 展开更多
关键词 政策路径 发展趋势 月球基地 建造 目标体系
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月球基地能源系统及其关键材料原位提取与供应
15
作者 卢昌彦 曾强 +1 位作者 张宗良 刘芳洋 《中南大学学报(自然科学版)》 2025年第11期4934-4948,共15页
随着人类深空探索活动从短期探测转向长期驻留,构建具备能源自持与资源循环能力的月球基地已成为国际航天界的战略共识。月球基地能源系统需要应对低温(-180℃)、月尘侵蚀及宇宙辐射直接暴露的极端环境挑战,开发适用于月球基地的能源系... 随着人类深空探索活动从短期探测转向长期驻留,构建具备能源自持与资源循环能力的月球基地已成为国际航天界的战略共识。月球基地能源系统需要应对低温(-180℃)、月尘侵蚀及宇宙辐射直接暴露的极端环境挑战,开发适用于月球基地的能源系统及其相应的关键材料原位提取与供应技术尤为重要。本文系统总结了具有月面应用可行性的能源系统和其相关关键资源在月球的分布以及相应提取技术。目前已初步建立月球生态框架,但现有技术体系仍面临极端环境下能源系统可靠性不足等问题,不能保证高复杂度和高能耗工艺的可持续性。未来研究方向应聚焦于月球环境模拟平台建设、提取系统模块化、提取资源协同等关键技术攻关,并通过国际合作机制推动深空探索进程,最终实现从任务支撑型前哨站向工业生态型月球基地的转变。 展开更多
关键词 月球能源系统 原位资源利用(isru) 极端环境冶金 能源元素协同提取
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月球资源开发的关键挑战与技术路径
16
作者 黄帅 周健 +4 位作者 张锐 李传奇 杜坤 李地元 李夕兵 《中南大学学报(自然科学版)》 2025年第11期4560-4582,共23页
月球资源开发是深空探测和构建地月经济圈的重要方向。为梳理工程挑战并提出技术路径,本文对月球极端环境、月壤/岩力学、资源禀赋与采矿系统构型进行了综述。首先,分析了低重力、超高真空和巨大昼夜温差条件下月壤/岩的力学与热学行为... 月球资源开发是深空探测和构建地月经济圈的重要方向。为梳理工程挑战并提出技术路径,本文对月球极端环境、月壤/岩力学、资源禀赋与采矿系统构型进行了综述。首先,分析了低重力、超高真空和巨大昼夜温差条件下月壤/岩的力学与热学行为,构建了考虑低应力破坏、颗粒形态效应和温度耦合的力学研究框架;其次,融合轨道遥感与就位探测数据,评估了极区冷阱水冰、月海钛铁矿、KREEP相关稀有金属及表层氦-3等资源的分布特征与开发潜力;再次,从能源—经济—环境视角,对比分析了化学推进、离子推进和核热推进等运输方式以及光伏-储能、RTG、微型裂变堆等供能方案;最后,梳理了RASSOR斗式滚筒机器人、气动挖掘、微型隧道掘进机等原型装备,提出了面向露天与地下协同开发的采矿系统构型与作业流程。研究结果表明:月球资源开发需以月壤/岩在极端工况下的多场耦合行为为基础认识,以水冰—金属—同位素等资源的分区开发为目标,以高效运输与供能系统为保障,并以机器人化、模块化和原位资源利用(ISRU)一体化采矿系统为核心支撑,建议建设地月协同的模块化机器人试验矿场,引入数字孪生与智能决策,形成高效、可持续的月球采矿开发范式。 展开更多
关键词 月球采矿 月球资源开发 原位资源利用 机器人采矿装备
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基于钨尾矿的模拟月壤CSU-1C研制
17
作者 牟犇 王逸靖 +1 位作者 余涛 陈俊桦 《中南大学学报(自然科学版)》 2025年第11期4829-4836,共8页
以嫦娥五号返回的月壤为模拟对象,采用钨尾矿作为主体原料,辅以斜长石、普通辉石、镁橄榄石、钛铁矿等矿物,首先,对原材料进行化学组成分析,并基于嫦娥五号月壤主要氧化物比例进行配比优化;其次,将混合粉末经真空干燥与碳黑混合后在管... 以嫦娥五号返回的月壤为模拟对象,采用钨尾矿作为主体原料,辅以斜长石、普通辉石、镁橄榄石、钛铁矿等矿物,首先,对原材料进行化学组成分析,并基于嫦娥五号月壤主要氧化物比例进行配比优化;其次,将混合粉末经真空干燥与碳黑混合后在管式炉中进行高温还原烧结,以促进三价铁的还原并生成纳米级单质铁颗粒;第三,通过多级球磨与分级筛分获得连续粒径分布;最后,依据嫦娥5号样品颗粒级配进行粗细颗粒再配,获得CSU-1C模拟月壤。模拟物测试结果显示:CSU-1C在SiO_(2)、FeOT、TiO_(2)等关键组分上与目标月壤的组分高度匹配,主要矿物为钙长石、硅灰石和石英;粒径范围为8~130μm,中值粒径为48.10μm,颗粒棱角明显、表面粗糙,形貌特征与Chang'E-5月壤的形貌特征相似。CSU-1C能较好模拟“月海中钛”月壤的化学与微观特征,满足月面建造及ISRU验证的实验需求。 展开更多
关键词 嫦娥五号 模拟月壤 钨尾矿 月面建造 原位资源利用
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月球冶金:极端环境下的资源开发与技术突破
18
作者 刘闯 杨鑫赫 +2 位作者 姚淑一 唐朝波 李斌 《中南大学学报(自然科学版)》 2025年第11期4727-4738,共12页
为构建可持续的月球资源利用体系、支撑深空探索,首先,评估月球资源禀赋;其次,系统综述了月球冶金的资源潜力、环境优势、现实挑战与未来方向;最后,剖析月壤战略矿产的冶金价值,深入分析高真空、微重力与强光照三大极端环境对冶金过程... 为构建可持续的月球资源利用体系、支撑深空探索,首先,评估月球资源禀赋;其次,系统综述了月球冶金的资源潜力、环境优势、现实挑战与未来方向;最后,剖析月壤战略矿产的冶金价值,深入分析高真空、微重力与强光照三大极端环境对冶金过程的影响。研究结果表明:月球冶金作为区别于地球的独特技术体系,其发展立足于月壤等原位资源的高效利用;真空环境可实现金属高效提纯,微重力能抑制成分偏析、显著提升材料均匀性与性能,而强光照则为清洁高温冶金提供了可能;月球冶金规模化应用仍面临极端温度波动、水资源匮乏、月尘危害、运输成本高昂等严峻挑战。未来研究需聚焦于环境适配性装备研发、能源供给体系优化及微重力冶金机理探索,以构建可持续的地外资源利用体系,为月球基地建设与深空探索提供物质基础与理论支撑。 展开更多
关键词 月球冶金 原位资源利用 高真空冶炼 微重力 强光照
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3D-printed Lunar regolith simulant-based geopolymer composites with bio-inspired sandwich architectures 被引量:5
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作者 Siqi Ma Yuqi Jiang +6 位作者 Shuai Fu Peigang He Chengyue Sun Xiaoming Duan Dechang Jia Paolo Colombo Yu Zhou 《Journal of Advanced Ceramics》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期510-525,共16页
Over time,natural materials have evolved to be lightweight,high-strength,tough,and damage-tolerant due to their unique biological structures.Therefore,combining biological inspiration and structural design would provi... Over time,natural materials have evolved to be lightweight,high-strength,tough,and damage-tolerant due to their unique biological structures.Therefore,combining biological inspiration and structural design would provide traditional materials with a broader range of performance and applications.Here,the application of an ink-based three-dimensional(3D)printing strategy to the structural design of a Lunar regolith simulant-based geopolymer(HIT-LRS-1 GP)was first reported,and high-precision carbon fiber/quartz sand-reinforced biomimetic patterns inspired by the cellular sandwich structure of plant stems were fabricated.This study demonstrated how different cellular sandwich structures can balance the structure–property relationship and how to achieve unprecedented damage tolerance for a geopolymer composite.The results presented that components based on these biomimetic architectures exhibited stable non-catastrophic fracture characteristics regardless of the compression direction,and each structure possessed effective damage tolerance and anisotropy of mechanical properties.The results showed that the compressive strengths of honeycomb sandwich patterns,triangular sandwich patterns,wave sandwich patterns,and rectangular sandwich patterns in the Y-axis(Z-axis)direction were 15.6,17.9,11.3,and 20.1 MPa(46.7,26.5,23.8,and 34.4 MPa),respectively,and the maximum fracture strain corresponding to the above four structures could reach 10.2%,6.7%,5.8%,and 5.9%(12.1%,13.7%,13.6%,and 13.9%),respectively. 展开更多
关键词 Lunar regolith simulant(LRS) three-dimensional(3D)printing geopolymer(GP) in situ resource utilization(isru) bio-inspired patterns damage tolerance
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