[發(fā)明專利]一種月球基地外殼層的建造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810180682.7
• 申請(qǐng)日: 2018-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN108437153A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董賽陽;伊斯坎達(dá)瑞·卡麥;賴建中;王強(qiáng);鄭曉博;李宏基;曹進(jìn)峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B28B1/00
• 分類號(hào): B28B1/00;B33Y10/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種月球基地外殼層的建造方法，該方法如下：設(shè)計(jì)月球基地外殼層三維模型圖并對(duì)其切片；送粉缸和壓輥沿著月球基地內(nèi)殼層外側(cè)鋪粉；激光器對(duì)所鋪粉層進(jìn)行選擇性掃描，形成燒結(jié)層；每燒結(jié)完一層，利用機(jī)械臂，將激光器、壓輥、送粉缸及輔助裝置同時(shí)提升一層的厚度，然后重新進(jìn)行新一輪的送粉、鋪粉、切片、激光束掃描、形成新的燒結(jié)層，并與前一個(gè)燒結(jié)層燒結(jié)在一起；重復(fù)上述過程，層層疊加，直到整個(gè)月球基地外殼層建造完成。本發(fā)明利用選擇性激光燒結(jié)工藝使用月壤直接打印月球基地外殼層，節(jié)約從地球運(yùn)輸建材到月球的運(yùn)輸成本，且建造的月球基地，密實(shí)性好，損毀后易修復(fù)，并且可以采用多臺(tái)激光打印機(jī)同時(shí)作業(yè)的方式，縮短建造時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太空基地建造領(lǐng)域，具體涉及一種月球基地外殼層的建造方法。

背景技術(shù)

月球是地球唯一的一顆天然衛(wèi)星，對(duì)月球的探索、開發(fā)是人類邁向廣闊宇宙的第一步。早在上世紀(jì)六七十年代“阿波羅”計(jì)劃時(shí)期，人類就開始了建設(shè)月球基地的設(shè)想。但到目前為止尚未有切實(shí)可行的月球基地建造方法，針對(duì)這一情況，本發(fā)明提出一種月球基地外殼層的建造方法；月球與地球相距38.44萬公里，目前從地球運(yùn)送1kg物資到月球需要11～22萬美元，如果從地球運(yùn)送建筑材料到月球，必將耗費(fèi)高昂的成本。

以傳統(tǒng)工藝建造月球基地需要大量人力和機(jī)械，而這在月球上是很難實(shí)現(xiàn)的。選擇性激光燒結(jié)工藝是當(dāng)下較為成熟的3D打印工藝，利用3D打印技術(shù)打印實(shí)體模型可以節(jié)約大量人力和時(shí)間，這是業(yè)界共識(shí)，利用新型選擇性激光燒結(jié)工藝在萬里之遙的月球上打印月球基地是相當(dāng)經(jīng)濟(jì)的。

據(jù)美國宇航局的一項(xiàng)估計(jì)，若一名宇航員在月球表面上生存一年，這名宇航員被隕石擊中的可能性為1/10⁶～1/10⁸，是在地球上的5～500倍，若將目標(biāo)換成10000m²的月球基地，則被隕石擊中的概率會(huì)大到1/100～1/10⁴，當(dāng)遇到速度達(dá)到13～18km/s的隕石，以人類目前掌握的技術(shù)，月球基地一定會(huì)被破壞，因此月球基地的快速修補(bǔ)技術(shù)很關(guān)鍵。

月壤顆粒非常細(xì)小，平均粒徑只有70μm，傳統(tǒng)選擇性激光燒結(jié)工藝的粉料粒徑一般在50～125μm之間，因而只需對(duì)采集的月壤進(jìn)行簡單地篩分就可利用。月壤的化學(xué)成分主要包括Si0₂、Ti0₂、Al₂0₃、FeO、Fe₂0₃、MnO、MgO、CaO、Na₂0等，月壤主要組成顆粒包括：礦物碎屑(主要為橄欖石、斜長石、輝石、鈦鐵礦等)、結(jié)晶巖碎屑(玄武巖、斜長巖、橄欖巖等)、玻璃(熔融巖、微角礫巖、撞擊玻璃等)，據(jù)此可估算月壤熔點(diǎn)在1500～1800℃左右，利用激光束完全可以對(duì)其燒結(jié)加工。月球月海地區(qū)月壤平均厚度為4～5m，高地地區(qū)為10～15m，所以月壤是月球上豐富的資源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)約成本的月球基地外殼層的建造方法，所述建造方法具有取材方便、便于操作、建造速度快，節(jié)約人力的特點(diǎn)，本發(fā)明的月球基地外殼層的建造方法使用月球表面隨處可取的月壤作為建筑材料，節(jié)約了從地球利用航天器運(yùn)輸建材到月球的成本，并且同一個(gè)月球基地外殼層可以采用多臺(tái)激光打印機(jī)同時(shí)運(yùn)作的方式建造，可以縮短建造月球基地的時(shí)間，根據(jù)具體情況，靈活安排作業(yè)方式。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種月球基地外殼層的建造方法，采取如下措施：

1)，使用三維建模軟件，設(shè)計(jì)月球基地外殼層三維實(shí)體模型圖；

2)，使用分層切片軟件對(duì)月球基地外殼層三維模型圖沿著打印方向進(jìn)行實(shí)時(shí)切片；

3)，送粉缸每隔一個(gè)送粉間距卸出粉料，壓輥隨即將粉料碾平，形成粉料層，沿著月球基地內(nèi)殼層外側(cè)進(jìn)行鋪粉，保持鋪粉層厚度與切片的厚度相一致，并鋪平壓實(shí)；其中，粉料為月壤；