CN110777930A - 月基极端环境的生存系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的月基极端环境的生存系统设于月球的恒温层处，恒温层的温度保持恒定，生存系统包括相对的天花和地板，以及连接天花和地板的侧墙，天花、地板和侧墙围合形成供人类活动的容纳空间，天花被恒温层覆盖，容纳空间与月表设有通道，通道用于人类进出容纳空间。通过设置容纳空间，天花被恒温层覆盖，再设置通道供人类进出，使得容纳空间具有较为恒定的温度，可作为极端环境下人类的庇护所，作为人类生存及科学探测的基地。
Description
技术领域
本发明属于人类在极端环境生存的技术领域，尤其涉及一种月基极端环境的生存系统。
背景技术
月球作为地球的唯一卫星，是人类进行深空探测的前哨，开展月球资源探测及地下空间智能利用是建立月球基地、将月球纳入人类活动范围的重要举措。然而由于月球表面微重力、近真空、极大温差(-183℃—127℃)及超低热导等极端环境，无法为人类提供良好的生活环境。
如何在月球上建立生存系统成为了人类进行深空探测的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种月基极端环境的生存系统，能解决人类在极端环境下的生存问题。
为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种月基极端环境的生存系统，所述生存系统设于月球，所述生存系统设于恒温层处，所述恒温层的温度保持恒定，所述恒温层距离所述月球的月表的距离不小于1m，所述生存系统包括相对的天花和地板，以及连接所述天花和所述地板的侧墙，所述天花、所述地板和所述侧墙围合形成供人类活动的容纳空间，所述天花被所述恒温层覆盖，所述容纳空间与月表设有通道，所述通道用于人类进出所述容纳空间。
一种可能的实施方式中，所述侧墙的四周被所述恒温层包裹。
一种可能的实施方式中，所述容纳空间的四周侧壁包裹有密封层，所述密封层使得所述容纳空间处于密闭状态，且所述容纳空间内填充有满足人类生理需要的空气和压力。
一种可能的实施方式中，所述通道与所述容纳空间连接处设有两道门，当人类进出所述容纳空间时，所述两道门的至少一道处于关闭状态，以保证所述容纳空间与外界的隔离。
一种可能的实施方式中，所述天花呈拱形，所述天花的中部朝向月表方向凸出。
一种可能的实施方式中，所述容纳空间还设有支撑柱，所述支撑柱的两端分别连接所述天花和所述地板。
一种可能的实施方式中，所述通道与月表连接处覆盖有保护层，所述保护层的厚度不小于所述恒温层与月表的距离。
一种可能的实施方式中，所述生存系统还包括升降梯，所述升降梯设置于所述通道。
一种可能的实施方式中，在重力方向上，所述容纳空间为多层。
一种可能的实施方式中，所述侧墙、所述天花和所述底板的至少一种采用月球的土壤制作形成。
通过设置容纳空间，天花被恒温层覆盖，再设置通道供人类进出，使得容纳空间具有较为恒定的温度，可作为月基极端环境下人类的庇护所，作为人类生存及太空探测的基地。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种实施例的生存系统的结构示意图；
图2是一种实施例的容纳空间的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在月球上，人类难以克服-183℃—127℃的昼夜温度变化，难以在月球上进行人类活动。但是，月壤由于其较低的导热系数，使得月表1米深度以下存在一个恒温层，温度保持在250K(-20℃)左右，可以为人类生存提供良好的温度环境。之前日本、印度等国家发现月球一定深度以下存在着溶洞，可为人类天然的屏蔽。此外也有科学家想象在月球表面构筑月球建筑，在建筑表面覆盖厚厚的月壤进行恒温处理。但这些方式或是受制于溶洞的位置，亦或是容易暴露，无法满足人类特定地点居住的要求。
基于对于月球恒温层的研究，本发明实施例提出一种月基极端环境的生存系统，所述生存系统设于月球上温度保持恒定的恒温层处。该生存系统可在月球建设，也可以在外星球建设，能够提供给人类相对宜居的环境。特别是随着我国探月工程的实施，短期内可实现在月球的建设。火星的探测也有实质性进展，可以预见，不远的未来，也可以实现在火星的建设。
请参考图1，生存系统包括相对的天花120和地板110，以及连接天花120和地板110的侧墙130，天花120、地板110和侧墙130围合形成供人类活动的容纳空间101。天花120、地板110和侧墙130的材料具有足够的强度，并便于获取。天花120、地板110和侧墙130的材料采用月球自身的材料，例如月壤，取材容易，并经过一定的工艺进行强化处理，保证结构的稳定。
继续参考图1，从地质条件看，星球(如月球或外星球)包括外表面11，外表面11暴露在外，受到恒星(如太阳)的辐射。自外表面11向星球的内部，依次包括有第一地质层10、第二地质层20和第三地质层30，第一地质层10为土壤层，第二地质层20为土壤与岩石混合的混合层，第三地质层30为岩石层。在星球上的不同位置，第一地质层10的厚度H1、第二地质层20的厚度H2和第三地质层30的厚度不同。在星球上的某些区域，地质状况按星球的径向均匀分布，第二地质层20的厚度为0，第一地质层10的厚度均匀，原第二地质层20的位置的被第一地质层10和/或第三地质层30填充。又由于在不同的纬度，星球的变温层、恒温层和增温层的厚度不同。使得恒温层与第一地质层10、第二地质层20和第三地质层30的对应关系存在多种可能。例如，恒温层位于第一地质层10之靠近第二地质层20的位置；恒温层位于第一地质层10和部分第二地质层20；恒温层位于第一地质层10和全部第二地质层20；恒温层位于第一地质层10、第二地质层20和第三地质层30。以月球为例，月球包括月陆和月海，第一地质层10在月海一般10-20米深，第一地质层10在月陆一般为5-10米深，月球的恒温层位于月球表面1米深度以下的区域，也就是恒温层至少包括了第一地质层10的1米深度以下的区域。
一种实施例中，天花120被恒温层覆盖，也就是天花120设于第一地质层10的1米深度以下的区域，恒温层全部位于第一地质层10，容纳空间101的天花120可设于第一地质层10，侧墙130设于第二地质层20，第二地质层20为增温层。由于天花120位于恒温层，侧墙130位于增温层，容纳空间101具有较好的保温效果，第二地质层20在于第一地质层10连接的位置的增温效果一般，对于容纳空间101的增温效果可接受，并可采取适当的调温措施，例如空调调温，以保持温度的适宜。
一种实施例中，恒温层包括第一地质层10的1米深度以下的区域和第二地质层20，侧墙130位于第一地质层10的1米深度以下，且容纳空间101可全部位于第一地质层10，或者，侧墙130也可包括部分或全部第二地质层20，侧墙130的四周被恒温层包裹。容纳空间101全部位于恒温层，保温效果好，由于恒温层的温度可能并非人类最适宜的温度，可采取适当的调温措施，如空调调温，以保持温度的适宜。
地板110可位于第一地质层10、第二地质层20或第三地质层30，地板110可位于恒温层或增温层。
容纳空间101与月表11设有通道201，具体是侧墙130设有门与通道201连通，通道201用于人类进出容纳空间101。人类位于月表11时，应当穿着防护服300，防护服300例如为宇航服，能承受高温和低温，并填充有氧气等物质，满足人类短暂的户外活动需求。人类进入容纳空间101后，便可脱去防护服300。
因此，通过设置容纳空间101，天花120被恒温层覆盖，再设置通道201供人类进出，使得容纳空间101具有较为恒定的温度，可作为极端环境下人类的庇护所，作为人类生存及科学探测的基地。
容纳空间101的四周侧壁130包裹有密封层(图中未示出)，密封层例如为密封性好的金属材质层，密封层使得容纳空间101处于密闭状态，使得容纳空间101形成类似密封舱的结构，且容纳空间101内填充有满足人类生理需要的空气和压力。填充的可为与大气成分类似的空气和地球类似的气压，而不能仅是氧气，可满足人类生理需求，容纳空间101处于密闭状态，填充空气和压力后，人类在容纳空间101脱掉防护服300后，便可自由活动或开展科学实验，舒适度高。
通道201与容纳空间101连接处设有两道门220，当人类进出容纳空间101时，两道门200的至少一道处于关闭状态，以保证容纳空间101与外界的隔离。两道门200之间具有间隔空间，当人从通道201进入容纳空间101时，先打开第一道门200，进入两道门200之间的间隔空间后，将第一道门200关闭，再打开第二道门200，进入容纳空间101后，再将第二道门200关闭；当人从容纳空间101进入通道201时，先打开第一道门200，进入两道门200之间的间隔空间后，将第一道门200关闭，再打开第二道门200，进入通道201后，再将第二道门200关闭。人可在两道门200之间的间隔空间内穿脱防护服300。因此，设置两道门200且保证至少一道门200处于关闭状态，能保持容纳空间101的封闭性。此结构可参考空间站与航天器对接的舱门的设计。
请参考图1和图2，天花120呈拱形，天花120的中部朝向月表11方向凸出。设置拱形的天花120，具有较大的支撑力，有利于保持结构的稳定。
容纳空间101还设有支撑柱140，支撑柱140的两端分别连接天花120和地板110。支撑柱140可包括多根，可使得容纳空间101的容积足够大，保证结构的稳定。天花120的拱形结构的两端分别连接在侧墙130和支撑柱140上，或者天花120的拱形结构的两端分别连接在两根支撑柱140上。
地板110、天花120、侧墙130和支撑柱140的材质可以就地取材，例如采用第一地质层10、第二地质层20和第三地质层30的材质等。以月球为例，支撑柱140和侧墙130的建筑用砖的材质可采用第一地质层10的月球的土壤中的风化层月尘，制作工艺可采用3D打印，就地取材便于制作。侧墙130和支撑柱140的外壁还可以通过锚喷支护技术喷特制水泥砂浆进行固结，以加强结构的强度。
通道201与月表11连接处覆盖有保护层12，保护层12的厚度不小于恒温层与月表11的距离，也就是说，保护层12的厚度也应当能够隔热而满足通道201处于恒温层中，使得通道201的温度也较为恒定。
生存系统还包括升降梯200，升降梯200设置于通道201。人类从月表11经通道201进入容纳空间101采用升降梯200运输的方式，通道201之对应月表11和容纳空间101的位置分别设有升降梯门210。升降梯200可为机械结构实现，也可以采用电动方式实现。
由于恒温层的厚度可以较厚，可满足多层容纳空间101的设置，因此，可在重力方向上，设置容纳空间101为多层。每层容纳空间101均与通道201连接，并可通过升降梯200到达每层容纳空间101。
一种实施例中，生存系统可建设在地球上的人为月球模拟环境中，将生存系统作为模拟实验系统，用于进行生存系统的测试，如进行生态系统试验等，为月球上的生存系统建设做准备。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种月基极端环境的生存系统，其特征在于，所述生存系统设于月球的恒温层处，所述恒温层的温度保持恒定，所述恒温层距离所述月球的月表的距离不小于1m，所述生存系统包括相对的天花和地板，以及连接所述天花和所述地板的侧墙，所述天花、所述地板和所述侧墙围合形成供人类活动的容纳空间，所述天花被所述恒温层覆盖，所述容纳空间与月表设有通道，所述通道用于人类进出所述容纳空间。
2.如权利要求1所述的生存系统，其特征在于，所述侧墙的四周被所述恒温层包裹。
3.如权利要求1所述的生存系统，其特征在于，所述容纳空间的四周侧壁包裹有密封层，所述密封层使得所述容纳空间处于密闭状态，且所述容纳空间内填充有满足人类生理需要的空气和压力。
4.如权利要求3所述的生存系统，其特征在于，所述通道与所述容纳空间连接处设有两道门，当人类进出所述容纳空间时，所述两道门的至少一道处于关闭状态，以保证所述容纳空间与外界的隔离。
5.如权利要求1所述的生存系统，其特征在于，所述天花呈拱形，所述天花的中部朝向月表方向凸出。
6.如权利要求1所述的生存系统，其特征在于，所述容纳空间还设有支撑柱，所述支撑柱的两端分别连接所述天花和所述地板。
7.如权利要求1所述的生存系统，其特征在于，所述通道与月表连接处覆盖有保护层，所述保护层的厚度不小于所述恒温层与月表的距离。
8.如权利要求1所述的生存系统，其特征在于，所述生存系统还包括升降梯，所述升降梯设置于所述通道。
9.如权利要求1所述的生存系统，其特征在于，在重力方向上，所述容纳空间为多层。
10.如权利要求1至9任一项所述的生存系统，其特征在于，所述侧墙、所述天花和所述底板的至少一种采用月球的土壤制作形成。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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