[發(fā)明專(zhuān)利]就地風(fēng)化層氣體回收系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110002729.9
• 申請(qǐng)日: 2011-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102120099A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·J·齊爾默;J·P·凱羅爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈米爾頓森德斯特蘭德公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01D7/00
• 分類(lèi)號(hào): B01D7/00;B01D5/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及在例如月球表面這樣的表面上可移動(dòng)的運(yùn)輸交通工具，以將氣體回收系統(tǒng)帶到風(fēng)化層區(qū)域上，然后用太陽(yáng)能將氣體釋放，并回收這些氣體。

背景技術(shù)

空間旅行、殖民和建立空間站的領(lǐng)域具有幾個(gè)后勤難題。在月球或其它非地球星體上實(shí)現(xiàn)空間站的一個(gè)難題是需要運(yùn)輸所有需要的氣體、供給等。

舉例來(lái)說(shuō)，將所有需要的氣體運(yùn)輸?shù)皆虑蛘緯?huì)要求旅行到月球的交通工具上具有大量的存儲(chǔ)空間。

另一方面，已知月球表面，尤其表面上的其風(fēng)化層或松散巖石和灰塵包括大量的可回收氣體。

已提出利用太陽(yáng)能釋放、捕獲和利用這些氣體。但是，到目前為止所提出的系統(tǒng)還不實(shí)用。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于從風(fēng)化層材料釋放和捕獲氣體的系統(tǒng)具有可移動(dòng)的框架以在風(fēng)化層材料上限定捕獲空間。鏡子捕獲太陽(yáng)能，并通過(guò)透鏡將能量聚焦在所捕獲空間內(nèi)限定的風(fēng)化層上。提供用于捕獲所釋放氣體的裝置。還公開(kāi)并要求保護(hù)操作這種系統(tǒng)的方法。另外，還公開(kāi)和要求保護(hù)形成結(jié)構(gòu)材料的方法。

本發(fā)明的這些和其它特征可從以下說(shuō)明書(shū)和附圖中得到更好的理解，以下是簡(jiǎn)要說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1A是用于從風(fēng)化層回收氣體的運(yùn)輸交通工具的第一視圖。

圖1B是示出圖1A實(shí)施例一部分的放大部分。

圖2示出圖1A實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。

圖3示出本申請(qǐng)中所利用的太陽(yáng)能路線(xiàn)。

圖4示出圖1A步驟之后的步驟。

圖5示出利用由熔融風(fēng)化層生成的塊。

具體實(shí)施方式

圖1A示出用于從風(fēng)化層材料43回收氣體的系統(tǒng)20，風(fēng)化層材料43例如可見(jiàn)于月球及其它空間體表面的最初幾米中。如圖所示，系統(tǒng)20包括由安裝在支撐件26頂上的馬達(dá)24（示意性示出）驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能采集鏡22，并可操作以?xún)?yōu)化地定位太陽(yáng)光線(xiàn)（或輻射），并將這些光線(xiàn)朝另一個(gè)由其本身馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)鏡子28導(dǎo)向。用于正確對(duì)準(zhǔn)這兩個(gè)鏡子的控制可如公知的那樣。

聚焦透鏡30安裝在可移動(dòng)框架34頂上。可移動(dòng)框架34可通過(guò)馬達(dá)和導(dǎo)引件32移動(dòng)以相對(duì)于系統(tǒng)20的外殼40豎直向上平移。輪36設(shè)置有馬達(dá)38（示意性示出）并可操作以沿表面移動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。

透鏡30產(chǎn)生光線(xiàn)41，光線(xiàn)41將高強(qiáng)度太陽(yáng)能引導(dǎo)到風(fēng)化層43的外表面上。

公知月球風(fēng)化層包括大量的眾多氣體。舉例來(lái)說(shuō)，有大量可用作燃料的H₂。另外，H₂O、N₂、CO₂、CH₄、Ar、He和CO都可回收用作各種生命支持功能。另外，氦3和氘可從風(fēng)化層隔離，并分別用于聚變能（例如返回地球上）和低溫學(xué)。

太陽(yáng)能光線(xiàn)41在圖1B中示出被引導(dǎo)在風(fēng)化層上。相信利用這種系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)700?℃－800?℃（1292?℉－1472?℉）或更高量級(jí)的溫度。

隨著可移動(dòng)框架34已經(jīng)被向下移動(dòng)到被埋在風(fēng)化層43的上表面內(nèi)，在可移動(dòng)框架34內(nèi)釋放的氣體被捕獲。這樣該框架限定了捕獲空間。然后，氣體傳輸?shù)讲东@管道50內(nèi)。捕獲管道50設(shè)置有至少一個(gè)低溫冷卻器（cryocooler）52。通過(guò)冷卻這些氣體，幾種被釋放的混合氣體可被分離成其單獨(dú)的組分，這些組分然后可流到捕獲線(xiàn)路54和58中，通向氣體/液體存儲(chǔ)池56和60。備選地，捕獲管道50可包含渦輪泵200以從室中移除氣體。捕獲管道還可由低溫冷卻器和渦輪泵兩者組成，以移除和收集從風(fēng)化層釋放的氣體。

另外，氣體可隨風(fēng)化層溫度增加而單獨(dú)地分離。也就是說(shuō)，一定的氣體可在一個(gè)具體的低溫下釋放，而其它氣體在較高溫度下釋放。這樣，分離的氣體可順次到達(dá)捕獲管道，從而較易于分離。

圖2示出沿管道50的氣體回收的更佳視圖。如圖所示，具有將氣體向下冷卻到第一溫度的第一低溫冷卻器52。這會(huì)釋放具體的氣體，該氣體可被捕獲到存儲(chǔ)池56內(nèi)。閥57被定位成隔離通向容器56的線(xiàn)路。然后，第二低溫冷卻器152可進(jìn)一步冷卻混合氣體，使得另一氣體可被釋放并被捕獲在設(shè)置有其自身的閥57的其自身的存儲(chǔ)池60。以這種方式，可從風(fēng)化層中回收多種氣體。可串行使用多于兩個(gè)低溫冷卻器。該過(guò)程類(lèi)似于蒸餾塔。第一氣體可凝結(jié)出來(lái)并被收集，而留下其余氣體繼續(xù)流動(dòng)。這將允許按照成分類(lèi)型來(lái)分離氣體。

另外，不利用以上所述方法捕獲氣體，還可利用渦輪泵或真空泵。再一次，可采用任何數(shù)量的分離和捕獲氣體的方式。