CN112960148A - 月球上使用的遮挡防护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种月球上使用的遮挡防护装置，含帽体和连接装置，该帽体由顶板(1)、底板(2)和软管(3)组成，该连接装置为帽圈(6)或磁铁(7)。软管(3)充气后鼓胀变圆并能连带将顶板(1)和底板(2)撑开；该发明的镜面银膜(1a)将太阳辐射的可见光和不可见光大部反射回宇宙，保护宇航员的遮挡装置上的内腔(5)为真空，不存在热的传导和介质的对流，该发明在其下方创造了一个温度较低、降辐射的小环境，宇航员(8)或探测器(9)在此小环境中能够得到降温和降辐射的有效保护；顶板(1)和底板(2)均用无毒、耐高温、耐辐射、在液态氮中不脆裂的材料制作，既对宇航员无害，又在环境恶劣的月球上能够长久使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种月球上使用的遮挡防护装置，尤其是在月球上白天保护宇航员或探测器不被高温灼烤和高辐射危害的月球上使用的遮挡防护装置。
背景技术
月球引力很小，在那里建造发射场向空间发射运载火箭成本很低；月球没有大气，在那里建造天文台能看得更远更清楚；月球上的矿产资源非常丰富，地球上最常见的17种元素，在月球上比比皆是，有些元素甚至是地球上非常稀缺的，如月壤中的氦3。风暴洋区蕴含丰富铁、钛、钍和铀等资源，估计厚度达10～20千米，稀土元素总量约为225～450亿吨。
月球具如此之多优点，又是资源宝库，可以预见，再过五年或十年，必将迎来探月和开发月球的高潮。
月球环境非常恶劣。月球上没有大气；月球上太阳垂直照射的地方温度高达127℃，夜晚月面温度下降为-183℃；月球上没有空气分子对入射粒子的散射，月球上没有磁场对入射带电粒子的偏转，辐射强度大。
在如此恶劣的月球环境中，如何保护宇航员使之能够长期待在月球上呢？如何保护探测器使之能够长期可靠工作呢？
现在就需要未雨绸缪提前开发在月球上保护宇航员和探测器的装置。
白天的保护装置和夜晚的保护装置不同，一个一个开发，先开发白天的保护装置。
开发白天保护装置的目的，一是降温，二是降辐射，至于宇航员的呼吸问题，我国已经解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在月球上白天保护宇航员或探测器不被高温灼烤和高辐射危害的月球上使用的遮挡防护装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样的：
一种月球上使用的遮挡防护装置，含帽体和连接装置。
该帽体由顶板、底板和软管组成。
该软管，其为圆形闭合管，其管中未充气时为扁平状且可折叠，其管中充气后鼓胀为圆圈形且圆圈的外径为r，其外侧向面上固定安装气门嘴。
该顶板，其为水平圆形薄板，其外径等于或小于r，其可折叠，其用无毒、耐高温、耐辐射、在液态氮中不脆裂的材料(如聚酰亚胺)制作，其上表面上镀镜面银膜，其位于充气的该软管的正上方且覆盖在该软管上，其边缘处的下表面与相应位置的该软管固定连接。
该底板，其为水平圆形薄板，其厚度大于该顶板的厚度，其外径等于或小于r，其可折叠，其用无毒、耐高温、耐辐射、在液态氮中不脆裂的材料(如聚酰亚胺)制作，其位于充气的该软管的正下方且与该软管接触，其边缘处的上表面与相应位置的该软管固定连接。
该顶板、该底板和该软管围成的内腔中为真空。
该连接装置，其固定连接在该底板中部的下表面上，其使该帽体与宇航员的宇航帽或探测器的上表面能够可靠连接。
若该月球上使用的遮挡防护装置用于保护宇航员，则该连接装置为帽圈，该帽圈可活动套装在该宇航员的宇航帽上。
若该月球上使用的遮挡防护装置用于保护探测器，则该连接装置为一个或多个磁铁，这一个或多个磁铁可吸附在该探测器的上表面上。
该月球上使用的遮挡防护装置的工作原理是这样的：
该帽体上的镜面银膜将太阳辐射的可见光和不可见光大部反射回宇宙，该帽体上的内腔为真空，不存在热的传导和介质的对流，热传递的三种方式都阻断，加之月球上没有大气，不存在大气的对流传热，月壤又为热的不良导体，从而该月球上使用的遮挡防护装置在其下方创造了一个温度较低、降辐射的小环境，宇航员或探测器在此小环境中能够得到降温和降辐射的有效保护。
该月球上使用的遮挡防护装置的使用方法是这样的：
宇宙飞行器尚未落月时，保护宇航员或探测器的月球上使用的遮挡防护装置折叠在该宇宙飞行器中；该宇宙飞行器落月后，将保护宇航员或探测器的月球上使用的遮挡防护装置上的气门嘴，与贮存有压缩空气的气瓶连接，该气瓶通过该气门嘴向相应软管充气，使之鼓胀变为圆圈形，并连带撑开相应顶板和底板使之分别成为圆形；然后将保护宇航员的月球上使用的遮挡防护装置上的帽圈戴在该宇航员的宇航帽上，或将保护探测器的月球上使用的遮挡防护装置上的一个或多个磁铁吸附在该探测器的上表面上。
采用这样的结构，得益于发明人在上世纪70年代修补过单车内胎。将修补完的内胎充气，检查是否还漏气。充气时，只见扁平弯曲的内胎逐渐鼓胀变圆，还将旁边的钳子和矮凳推开。今日探索如何使折叠的帽体撑开并长久保持撑开后的形状时，50年前修补内胎获得的感性认识，促成单车内胎转用于月球上使用的遮挡防护装置的灵感突然产生。帽体上的闭合软管充气后，空气对软管产生压力，使软管鼓胀变圆且保持圆形，在鼓胀过程中连带将与之连接的折叠的顶板和底板撑开，有如单车内胎充气过程中将旁边的钳子和矮凳推开。单车内胎的转用，不但技术难题迎刃而解，而且结构简单，造价低。
采用这样的结构，得益于发明人读初中时仔细探究过热水瓶的工作原理。今日探索在月球上如何保护宇航员和探测器时，60多年前的探究，促成将热水瓶转用于月球帽的灵感突然产生。热水瓶的转用，使得月球帽既能够降温，又能降辐射。
在月球上使用的遮挡防护装置能够降温的原理是这样的：
月球上使用的遮挡防护装置下方空间没有太阳光照射，相邻空间与月球帽下方空间没有大气对流，不存在热量通过对流传递，因而位于月球上使用的遮挡防护装置下方空间的宇航员或探测器的温度较低；月球上使用的遮挡防护装置下方地面没有太阳光照射，辐射吸热和辐射放热的动态平衡被打破，辐射放热大于辐射吸热，温度很快降低，月壤是热的不良导体，周围地面的热量不能快速传导到月球上使用的遮挡防护装置下方地面，因而月球上使用的遮挡防护装置下方地面维持较低温度；月球上使用的遮挡防护装置上镜面银膜将太阳辐射的可见光和不可见光大部反射回宇宙，月球上使用的遮挡防护装置上的内腔为真空，不存在热的传导和介质的对流，因而与月球上使用的遮挡防护装置接触的宇航员的头顶或探测器的上表面温度较低。三方面产生的效果，宇航员或探测器的上、中、下都处于温度较低的小环境中。
月球上使用的遮挡防护装置能够降辐射，是由于月球上使用的遮挡防护装置上镜面银膜对辐射的反射。
采用这样的结构后，由于月球上使用的遮挡防护装置的连接装置设计为帽圈和磁铁两种结构，从而使其有两种用途。连接装置采用帽圈，月球上使用的遮挡防护装置戴在宇航员头上，起保护宇航员的作用；连接装置采用磁铁，月球上使用的遮挡防护装置吸附在探测器的上表面上，起保护探测器的作用。
采用这样的结构后，由于顶板和底板均用无毒、耐高温、耐辐射、在液态氮中不脆裂的材料(如聚酰亚胺)制作，既对宇航员无害，又在环境恶劣的月球上能够长久使用。月球上太阳垂直照射的地方温度高达127℃，夜晚月面温度为-183℃；月球上没有空气分子对入射粒子的散射，月球上没有磁场对入射带电粒子的偏转，辐射强度大。而聚酰亚胺，其无毒，其耐辐照，其使用温度为200～380℃，其在-269℃的液态氮中不会脆裂，其是一种适合做顶板和底板的理想材料。
采用这样的结构后，由于月球上没有空气也就没有风，因而不用担心月球上使用的遮挡防护装置容易被风吹落；由于月球重力只有地球的1/6，因而不用担心月球上使用的遮挡防护装置的重量大而伤筋骨。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是月球上使用的遮挡防护装置的竖直剖面示意图，但该月球上使用的遮挡防护装置适于戴在宇航员头上。
图2是月球上使用的遮挡防护装置的竖直剖面示意图，但该月球上使用的遮挡防护装置适于吸附在探测器的上表面上。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种月球上使用的遮挡防护装置，含帽体和连接装置。
如图1、图2所示，该帽体由顶板1、底板2和软管3组成。
如图1、图2所示，该软管3，其为圆形闭合管，其管中未充气时为扁平状且可折叠，其管中充气后鼓胀为圆圈形且圆圈的外径为r，其外侧向面上固定安装气门嘴4。
如图1、图2所示，该顶板1，其为水平圆形薄板，其外径等于或小于r，其可折叠，其用无毒、耐高温、耐辐射、在液态氮中不脆裂的材料(如聚酰亚胺)制作，其上表面上镀镜面银膜1a，其位于充气的该软管3的正上方且覆盖在该软管3上，其边缘处的下表面与相应位置的该软管3固定连接。
如图1、图2所示，该底板2，其为水平圆形薄板，其厚度大于该顶板1的厚度，其外径等于或小于r，其可折叠，其用无毒、耐高温、耐辐射、在液态氮中不脆裂的材料(如聚酰亚胺)制作，其位于充气的该软管3的正下方且与该软管3接触，其边缘处的上表面与相应位置的该软管3固定连接。
如图1、图2所示，该顶板1、该底板2和该软管3围成的内腔5中为真空。
如图1、图2所示，该连接装置，其固定连接在该底板2中部的下表面上，其使该帽体与宇航员8的宇航帽或探测器9的上表面能够可靠连接。
如图1所示，若该月球上使用的遮挡防护装置用于保护宇航员8，则该连接装置为帽圈6，该帽圈6可活动套装在该宇航员8的宇航帽上。
如图2所示，若该月球上使用的遮挡防护装置用于保护探测器9，则该连接装置为一个或多个磁铁7，这一个或多个磁铁7可吸附在该探测器9的上表面上。
该月球上使用的遮挡防护装置的工作原理是这样的：
如图1、图2所示，该帽体上的镜面银膜1a将太阳辐射的可见光和不可见光大部反射回宇宙，该帽体上的内腔5为真空，不存在热的传导和介质的对流，热传递的三种方式都阻断，加之月球上没有大气，不存在大气的对流传热，月壤又为热的不良导体，从而该月球上使用的遮挡防护装置在其下方创造了一个温度较低、降辐射的小环境，宇航员8或探测器9在此小环境中能够得到降温和降辐射的有效保护。
该月球上使用的遮挡防护装置的使用方法是这样的：
如图1、图2所示，宇宙飞行器尚未落月时，保护宇航员8或探测器9的月球上使用的遮挡防护装置折叠在该宇宙飞行器中；该宇宙飞行器落月后，将保护宇航员8或探测器9的月球上使用的遮挡防护装置上的气门嘴4，与贮存有压缩空气的气瓶连接，该气瓶通过该气门嘴4向相应软管3充气，使之鼓胀变为圆圈形，并连带撑开相应顶板1和底板2使之分别成为圆形；然后将保护宇航员8的月球上使用的遮挡防护装置上的帽圈6戴在该宇航员8的宇航帽上，或将保护探测器9的月球上使用的遮挡防护装置上的一个或多个磁铁7吸附在该探测器9的上表面上。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明。本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，如将月球上使用的遮挡防护装置使用于其他星球上。在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，仍属于本发明的范围。
Claims (5)
1.一种月球上使用的遮挡防护装置，其特征在于：
所述月球上使用的遮挡防护装置，含帽体和连接装置；
所述帽体由顶板(1)、底板(2)和软管(3)组成；
所述软管(3)，其为圆形闭合管，其管中未充气时为扁平状且可折叠，其管中充气后鼓胀为圆圈形且圆圈的外径为r，其外侧向面上固定安装气门嘴(4)；
所述顶板(1)，其为水平圆形薄板，其外径等于或小于r，其可折叠，其用无毒、耐高温、耐辐射、在液态氮中不脆裂的材料(如聚酰亚胺)制作，其上表面上镀镜面银膜(1a)，其位于充气的所述软管(3)的正上方且覆盖在所述软管(3)上，其边缘处的下表面与相应位置的所述软管(3)固定连接；
所述底板(2)，其为水平圆形薄板，其厚度大于所述顶板(1)的厚度，其外径等于或小于r，其可折叠，其用无毒、耐高温、耐辐射、在液态氮中不脆裂的材料(如聚酰亚胺)制作，其位于充气的所述软管(3)的正下方且与所述软管(3)接触，其边缘处的上表面与相应位置的所述软管(3)固定连接；
所述顶板(1)、所述底板(2)和所述软管(3)围成的内腔(5)中为真空；
所述连接装置，其固定连接在所述底板(2)中部的下表面上，其使所述帽体与宇航员(8)的宇航帽或探测器(9)的上表面能够可靠连接。
2.根据权利要求1所述月球上使用的遮挡防护装置，其特征在于：
若所述月球上使用的遮挡防护装置用于保护宇航员(8)，则所述连接装置为帽圈(6)，所述帽圈(6)可活动套装在所述宇航员(8)的宇航帽上。
3.根据权利要求1所述月球上使用的遮挡防护装置，其特征在于：
若所述月球上使用的遮挡防护装置用于保护探测器(9)，则所述连接装置为一个或多个磁铁(7)，这一个或多个磁铁(7)可吸附在所述探测器(9)的上表面上。
4.根据权利要求1所述月球上使用的遮挡防护装置，其特征在于：
所述月球上使用的遮挡防护装置的工作原理是这样的，所述帽体上的镜面银膜(1a)将太阳辐射的可见光和不可见光大部反射回宇宙，所述帽体上的内腔(5)为真空，不存在热的传导和介质的对流，热传递的三种方式都阻断，加之月球上没有大气，不存在大气的对流传热，月壤又为热的不良导体，从而该月球上使用的遮挡防护装置在其下方创造了一个温度较低、降辐射的小环境，宇航员(8)或探测器(9)在此小环境中能够得到降温和降辐射的有效保护。
5.一种使用权利要求1所述在月球上使用的遮挡防护装置的方法，其特征在于：
宇宙飞行器尚未落月时，保护宇航员(8)或探测器(9)的月球上使用的遮挡防护装置折叠在所述宇宙飞行器中；所述宇宙飞行器落月后，将保护宇航员(8)或探测器(9)的月球上使用的遮挡防护装置上的气门嘴(4)，与贮存有压缩空气的气瓶连接，所述气瓶通过所述气门嘴(4)向相应软管(3)充气，使之鼓胀变为圆圈形，并连带撑开相应顶板(1)和底板(2)使之分别成为圆形；然后将保护宇航员(8)的月球上使用的遮挡防护装置上的帽圈(6)戴在所述宇航员(8)的宇航帽上，或将保护探测器(9)的月球上使用的遮挡防护装置上的一个或多个磁铁(7)吸附在所述探测器(9)的上表面上。
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