[發明專利]一種月球表面土壤固化裝置

在審

• 申請號: 202210984211.8
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115305781A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 麥濤;楊飛;陳霖
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: E01C19/46
• 分類號: E01C19/46;E01C19/47;E01C19/48;B08B15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種月球表面土壤固化裝置，主要用于航天技術領域及地外混凝土澆筑技術領域。它要解決現有月球表面施工建設的材料運輸成本高、施工工藝繁瑣、以及各種活動引起的月塵揚起和漂浮問題。本發明包括電能供應系統、攪拌行進系統、原料供應系統、振搗刮平系統、遮罩防塵系統、分析控制系統，可直接利用月壤，將其作為細骨料制備固化月球表面的混凝土，大量的節約材料供應、運輸成本，可直接在所需固化地面的原位進行施工，大量避免月塵的揚起和漂浮，且本發明可同時進行混凝土澆筑中的攪拌、振搗、刮平作業，大大的簡化施工工藝，提高施工效率。

技術領域

本發明屬于航天技術領域及地外混凝土澆筑技術領域，具體而言，涉及一種月球表面土壤固化裝置。

背景技術

月球表面存在風化層，覆蓋了厚度大約10米的月壤。月壤平均粒徑小于1毫米，密度約每立方厘米1.5克，月壤中的礦物碎屑主要為橄欖石、斜長石、輝石、鈦鐵礦、尖晶石、玄武巖、斜長巖、橄欖巖、蘇長巖、角礫巖碎屑、熔融巖、微角礫巖、撞擊玻璃、火成碎屑玻璃等。

將建設材料從地球運輸至月球成本很高，月球構筑物建設必須盡可能地就地取材，將其對地球原材料的依賴降低到最低程度。月壤適用于制備混凝土，月球表面土壤和巖石的主要成分與地球表面土壤相似，均包含SiO2、Al2O3、CaO和FeO等，這些正是生產硅酸鹽系列水泥、混凝土的骨料所必需的原材料，因此，可對月壤實現原位資源利用。

月塵是月壤的主要成分，一般直徑約10微米。在人類探月史上，月球表面的月塵問題屢屢困擾航天任務的正常實施。隕石撞擊、登月艙著陸、月球車行走、宇航員活動等都會引起月塵不同程度的飛揚，這些漂浮的月塵很容易粘附在航天服和各種設備表面，干擾生命保障系統、熱控系統、光學儀表、機械構件等的正常運作。由于缺少水力、風力的搬運、磨蝕作用，月塵的顆粒棱角一般都很明顯且鋒利，易對人體、精密儀器造成不可逆的損傷。若要在月球上建立長期的生活、科研基地，則需將相關月球表面土壤鋪設混凝土層以進行固化，以免大量月塵的揚起對基地運作帶來負面影響，但以常規混凝土層鋪設工藝進行施工，轉移、裝載、攪拌、振搗等流程難以避免月塵的漂浮、揚起。

發明內容

本發明具體要解決現月球基地建設固化表層土壤時材料運輸成本高、月塵漂浮危害大、常規施工工藝繁瑣，不適用于月球施工活動的問題，而提供一種月球表面土壤固化裝置。

該裝置包括：電能供應系統、攪拌行進系統、原料供應系統、振搗刮平系統、遮罩防塵系統、分析控制系統；所述供電系統用于為所述裝置運作供應電能；所述攪拌行進系統用于將所述裝置下方的月壤、水泥漿、粗骨料攪拌均勻，為所述裝置提供行進動力，并控制所述裝置的前進方向；所述原料供應系統用于為所述攪拌行進系統的攪拌過程提供水泥漿、粗骨料；所述振搗刮平系統用于為所述攪拌行進系統攪拌完成的且未凝固的混凝土進行振搗作業、刮平作業，刮平所述混凝土表面、去除內部的氣泡并振搗至密實狀態；所述遮罩防塵系統用于避免所述裝置運作時所揚起的月塵擴散，并為所述裝置增、減行進阻力；所述分析控制系統用于匯總所述裝置各處傳感器數據反饋、進行分析處理并對所述裝置各處控制裝置所對接的機構狀態進行調整。

可選地，所述電能供應系統包括：供電線，蓄電池；所述蓄電池設置在裝置框架中；所述供電線與所述蓄電池連接，為所述裝置提供正常運作所需的電能。

可選地，所述攪拌行進系統包括：驅動電機、螺旋攪拌桿、隔板、板體起降機構、板體起降機構裝置；設置在裝置框架中的所述驅動電機與所述螺旋攪拌桿連接并為其提供旋轉的動力；所述隔板設置于裝置框架尾部處，設置有板體起降機構，通過所述板體起降機構裝置調節其起降。

可選地，所述攪拌行進系統中所述驅動電機、及其所連接的所述螺旋攪拌桿數量為均為兩組。

可選地，所述攪拌行進系統，所述驅動電機設置有變速及變向控制裝置；所述螺旋攪拌桿設置有壓力傳感器。