CN117090442A - 半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造。本发明由半球形多层充气囊、可固化月球岩土块组成。所述半球形多层充气囊由防辐射膜与隔温膜合成膜、防冲击膜、填充成形袋、隔空袋、人类使用袋组成。半球形多层充气囊充气展开成半球形后，装填所述可固化月球岩土块，抽出隔空袋内气体，以形成一个半球形构造。所述可固化月球岩土块为月壤、月岩、固化剂固化成的半球壳形构件。本发明施工较为简单，解决了月面作业中粘接剂真空挥发问题，减小了月壤与月岩的成形使用的难度，适应了建筑施工与使用时建筑内部充气的力学行为，能应对月球表面长时间的高真空度、强太空辐射、高强度热震、陨石撞击和月震的综合情况。

Description

半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造

技术领域

本发明涉及月球基地建筑建造领域，特别是涉及一种用月壤填充构型的月球基地建筑防护构造建造领域。

背景技术

随着人类对新的资源与空间的需求的增长与对太空的探索，人类对月球的资源与实现在月球让生物生存的空间的探索的力度越来越大，探索步伐也在加快。建设月球基地为此探索的重要环节。建造月球基地能够为宇航员驻月生活、科学研究、资源开发提供安全环境，是人类在月球长期生存、不间断观测和试验、月球资源开发的基本保障。

目前，月球基地建筑建造要考虑的方面主要是在月球环境下的高真空度、微重力、强太阳辐射、大温差、陨石撞击、能源消耗，以及月球原位资源的利用，地球的资源的运输的成本，和在月施工技术。

现有的月球基地建筑建造牵涉多种技术，有多种技术方案。有完全采用地球资源进行的建造，如做可展空间构型，和利用地球运输的太空舱作为建筑，这样做太空运输难度较大，成本较高，内部使用空间因受运输能力而比较受限。有完全采用月球原位资源作为建筑材料进行的建造，这样做技术难度高，施工不够方便快捷。有以采用原位资源为主，地球运输材料为辅的建造技术的建造，这种建造主要体现在月壤固化与成形方面，如对月壤加工后进行3D打印，制作月壤混凝土块或月壤砖进行建造等。这样做在一定程度上，有使得月球基地建造施工工序简单，建造能耗较低，地球资源消耗偏少的优势，并且又利用了原位资源来减少一定的成本，提升建筑质量。

在月壤固化与成形方面，要考虑的是月壤与月岩这些月球原位资源在月球表面的环境的因素的影响下的成形的难度，与持续发挥作用的难度，和在月面作业中固化剂的真空挥发等问题。

现有的月球基地建筑的构造的形态有多种，包括圆柱形、拱形、半球壳形、多边形等。呈曲面弧线的圆柱形、拱形、半球壳形的月球建筑，在长时间施工与使用中，针对要考虑的外部高真空度时内部填充气体，月壤的填充与利用，强太空辐射，高强度热震，陨石撞击，月震等因素，在力学行为上有更好的表现，能形成更好的防护性能。

发明内容

本发明提出一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造。该建筑防护构造包括：

半球形多层充气囊，所述半球形多层充气囊为多层防护与填充囊，带有防太空辐射膜、隔温膜、防冲击膜、填充成形袋、隔空袋、人类使用袋；可固化月球岩土块，所述可固化月球岩土块为采集于月球的月壤与岩石通过一定配比混合后，添加固化剂而能在合理时间内自行凝结固化为整体固体的构件。

半球形多层充气囊的防辐射膜与隔温膜合成膜、防冲击膜、填充成形袋、隔空袋、人类使用袋在地球预制生产。其中填充成形袋、隔空袋、人类使用袋由高性能膜制作。按照防辐射膜与隔温膜合成膜、防冲击膜、填充可固化月球岩土块袋、隔空袋、人类使用袋的由外到内的顺序，防辐射膜与隔温膜合成膜、防冲击膜、填充可固化月球岩土块袋、隔空袋、人类使用袋结合成半球形多层充气气囊。半球形多层充气囊重量偏轻，整体强度偏高，易于折叠，能降低地月间施工材料的运输成本。然后，半球形多层充气囊经过折叠压缩打包后运输到月球表面，接着对气囊的隔空袋与人类使用袋进行机械辅助充气，而使得气囊展开成半球形。接着，机械在月球表面采集月壤与月岩，通过配合混合，添加固化剂后，添加进填充成形袋中。这样能克服在月面作业中粘接剂的真空挥发问题。在附带有加劲环肋的半球壳形填充成形袋，和隔空袋与人类使用袋的气体的共同约束与支撑作用下，添加进填充成形袋中的可固化月球岩土块能顺着袋内的空间累积堆叠形成半球壳形，并由固化剂的作用下在合理时间内凝固成一个固体。其中，约束与支撑出的半球壳形具有特定尺寸与特定形状，从而能保证形成的半球壳形固体在抽出隔空袋中的气体后，能在没有微流星体(或小行星)撞击的情况下，独立保持半球壳形而不破坏坍塌。凝固成的固体能成为建筑构造的使用期间的主要的承载部分。这样由建筑防护构造的自身特性，形成了可固化月球岩土块模具，能让可固化月球岩土块一次性形成稳定的固态构件，减小了月壤与月岩这些月球原位资源的成形使用的难度，无人建造的可行性较高，且比较充分的利用了月球原位资源。接着，在可固化月球岩土块凝固形成半球壳形的固体后，抽出隔空袋中的气体，保留人类使用袋内的气体，至此，建筑防护构造形成了月球建筑使用期间的建筑防护构造。

在建筑防护构造使用期间，防冲击膜、固态可固化月球岩土块、隔空袋的真空空间，依次由外到内形成多道防护，保证建筑构造能在微流星体(或小行星)撞击下，人类居使用袋不会破坏。其中在隔空袋所形成的真空的空间，将作为月球建筑受陨石冲击时，人类居使用空间与外层建筑防护构造间的缓冲隔断，并且此空间作为人类使用袋与外界的一道保温隔热的屏障。在建筑防护构造的使用期间，人类居使用袋由于内部气体的持续支撑，而稳定的保持半球形的供人类使用的空间。防辐射膜与隔温膜合成膜在气囊最外层，以防止其包裹的内部的构件在强太空辐射、高强度热震下受损破坏，尤其是由于月球昼夜温差巨大而引起的成形后的月壤构件的破裂粉碎。这样一来，建筑防护构造通过功能与形态的合理配合，适应了月球基地长时间施工与使用时面临的强太空辐射、高强度热震、频繁的微流星体(或小行星)撞击与摩擦和高频次、低强度月震的多因素综合的问题，且施工较为简单。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述将变得明显和容易理解。应该理解下面附图只是示意性的，并没有按比例绘制。其中。

图1为本发明的半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造的侧面剖切示意图。

图2为本发明的半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造的正面剖切示意图。

图3为本发明的半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造的局部剖切示意图。

图4为本发明的半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造的三维示意图。

图5为本发明的半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造的三维剖切示意图。

图中各部件的标记如下：1防辐射膜与隔温膜合成膜，2防冲击膜，3高性能膜，4可固化月球岩土块，5可固化月球岩土块填充口，6隔空袋充气口，7人类使用袋充气口，8加劲环肋。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

请参阅图1、图2、图3、图4、图5，本发明提供了一种月球建筑防护构造，它包括半球形多层充气囊，可固化月球岩土块4。其中半球形多层充气囊由防辐射膜与隔温膜合成膜1，防冲击膜2，高性能膜3组成，其中高性能膜3形成了填充成形袋、隔空袋、人类使用袋。半球形多层充气囊由外到内依次是防辐射膜与隔温膜合成膜1、防冲击膜2、填充成形袋、隔空袋、人类使用袋。

半球形多层充气囊在地球制作折叠后，从地球运输至月球，在月球表面的平面区域，对隔空袋、人类使用袋进行充气而使气囊展开成半球形。接着，利用机械设备在月球采集月壤与月岩，并将月壤与月岩配比混合，添加固化剂，形成可塑形的可固化月球岩土块4。接着对填充成形袋通过可固化月球岩土块填充口5填充可塑形的可固化月球岩土块4。在固化剂的作用下，可固化月球岩土块4在填充成形袋内在合理时间内自行凝结固化。在固化月球岩土块形成半球壳形的固态后，抽出隔空袋的气体，保留人类使用袋中的气体，从而形成最终的供使用的建筑防护构造。

所述填充成形袋的外面附带有加劲环肋8，内部有半球壳形的空间。填充成形袋对可固化月球岩土块4的约束作用，和隔空袋与人类使用袋内的气体的支撑作用，和固化剂的凝结固化作用，可固化月球岩土块4堆积凝结固化成半球壳形。其中，约束与支撑出的半球壳形具有一定的厚度，与一定的曲面、弧线形状，使得形成的半球壳形固体在抽出隔空袋中的气体后，能在没有微流星体(或小行星)撞击的情况下，独立保持半球壳形而不破坏坍塌。

所述防辐射膜与隔温膜合成膜1、防冲击膜2依次由外到内在气囊最外层，依次防止其包裹的内部的构件在强太空辐射、高强度热震下和一定冲击下受损破坏。

由性能膜3形成的人类使用袋带有人类使用袋充气口7，和气体储备与调整的空间，让内部气体持续成压保持形态，而形成稳定的保持半球形的供人类使用的空间。由性能膜3形成的隔空袋带有隔空袋充气口6，和气体储备与调整空间，以合理调整此区域的形态，从而实现其充气形成稳定形态后为可固化月球岩土块填充袋提供支撑的作用；并且在其抽出气体后，能对人类使用袋起到一定保温隔热的作用，能作为建筑构型在受陨石冲击时，人类使用袋与建筑外层构型间的缓冲隔断。

在一些实施例中，防冲击膜2、高性能膜3与加劲环肋8的材料包括但不限于聚芳酯纤维、凯夫拉芳族聚酰胺纤维等。

在一些实施例中，防辐射膜与隔温膜合成膜1可为一个膜或分层为两个膜。

在一些实施例中，所述半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造带有人进出建筑的通道舱的防护构造部分。通道舱的防护构造与建筑的半球壳形防护构造连接形成多层的整体的防护构型。

Claims (8)

1.一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造，其特征在于：它包括半球形多层充气囊和可固化月球岩土块4；所述半球形多层充气囊由多层防护膜与填充袋组成，由外到内依次是防辐射膜与隔温膜合成膜1、防冲击膜2、填充成形袋、隔空袋、人类使用袋；所述填充成形袋、隔空袋、人类使用袋由高性能膜3制作；所述可固化月球岩土块4为月球的月壤与月岩配比混合，添加固化剂后，能在合理时间内在填充成形袋内自行凝结固化为固体的构件。

2.根据权利要求1所述的一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造，其特征在于：所述半球形多层充气囊利用地球的制作条件在地球预制生产，经过折叠压缩打包后运输到月球表面。

3.根据权利要求1所述的一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造，其特征在于：所述隔空袋有半球壳形的内部空间，和隔空袋充气口6。

4.根据权利要求1所述的一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造，其特征在于：所述人类使用袋有半球形的内部空间，和人类使用袋充气口7。

5.根据权利要求1、2、3、4所述的一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造，其特征在于：通过对隔空袋、人类使用袋充气，半球形多层充气囊在月球上展开，形成半球形的稳定形态。

6.根据权利要求1所述的一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造，其特征在于：所述填充成形袋外层带有加劲环肋8，有可存放可固化月球岩土块的半球壳形的内部空间，有可固化月球岩土块填充口5。

7.根据权利要求1、5、6所述的一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造，其特征在于：所述半球形多层充气囊能在带有加劲环肋8的半球壳形填充成形袋、充气后的隔空袋、充气后的人类使用袋的约束作用下，让可固化月球岩土块4在填充成形袋内自行固化成能在没有微流星体(或小行星)撞击的情况下，独立保持半球壳形而不破坏坍塌的构件。

8.根据权利要求1、3、4、5、7所述的一种半球形充气展开填可固化月球岩土块的月球建筑防护构造，其特征在于：在可固化月球岩土块4固化后，抽出隔空袋中的气体，保留与维持人类使用袋内的气体，让建筑构防护造形成月球建筑使用期间的建筑防护构造。