摘要：为提高大型空间结构建造效率、降低发射成本，基于月壤填充加固理念提出一种树叶仿生式折展舱结构及相应的拓扑优化设计方法，实现可折展太空舱的加筋构型优化.参考树叶的叶脉分布原理进行仿生流线型加筋构型设计，利用月壤对折展舱板壳内部进行填充，实现加筋强化.基于Mohr-Coulomb本构模型拟合月壤材料的力学参数，以结构刚度、稳定性及质量为优化变量，构建折展舱面板结构的多目标优化模型并进行求解.分析结果表明：在月球重力作用下，舱体折展比约为5.7，结构应变能、自然频率与总质量之间通过多目标优化实现综合性能最优构型设计.对于应变能与自然频率的加权总目标，当权重0≤w≤0.08时，40%月壤体积分数结构最优，当0.08更多还原AbstractFilter('ChDivSummary', 'ChDivSummaryMore', 'ChDivSummaryReset');

摘要：月球是具有重要科学价值与战略价值的自然天体,开展载人月球探测,实现中国人首次登陆地外天体,将成为航天强国建设的重要标志。在载人月球探测过程中,可利用月球特殊条件及资源,开展有人参与的科学研究活动,获取月球科学、月基科学和月球资源利用等方面的研究成果。首先回顾了阿波罗计划、阿尔忒弥斯计划、嫦娥工程等月球探测任务,针对其中的科学研究任务实施情况及关键成果进行了总结,并分析了后续载人月球科学任务发展趋势。在此基础上,对人类在开展未来载人月球探测任务过程中重点部署的方向提出了建议,涉及月球样品采集、月球科学探测,以及月球原位资源利用等方面。对载人月球探测科学研究发展趋势的分析及建议,可为未来载人登月相关论证设计提供参考。

摘要：面向原位建造任务，综述了前苏联Luna计划、美国Apollo计划及中国嫦娥五号月壤采集过程，从月球极端环境角度分析了原位建造任务的采集需求及采集难点，概述了钻取式、铲挖式、气动式、静电式4种采集方式及原理，探讨了不同采集方式在原位建造任务中的应用前景，介绍了月壤采集领域内创新性采集方式及装备，对采集过程的仿真分析、采集器设计与制造和地面实验验证技术进行总结概括，展望了面向月面原位建造的月壤采集技术发展趋势，可为月壤采集技术在月面原位建造领域中的发展及应用提供参考和借鉴，并为未来月球探索和建设提供理论和技术支持.

摘要：针对载人登月、月球基地建设及月球科学研究等重大工程任务需求,利用原位资源利用技术,构建具备一定物资和能源供给能力的月面资源补给站,通过突破月面原位水冰光热提取、月面原位制氧、月面原位储能发电和月面原位建造等关键技术,以实现航天员月面驻留生存和月面活动所必须的居住防护舱建造,水、氧气和燃料等物资,以及光、热、电等能源的原位获取和补给,推动中国月球科考与开发活动,并逐步摆脱依赖地球补给进行月面长期驻留和科考。

摘要：火星大气层的主要成分为二氧化碳,如果能够利用低温等离子体方法高效分解二氧化碳,使其转化为氧气和一氧化碳加以利用,可以大幅降低航天员生命保障相关载荷长途运输的成本,进一步提高生命保障能力。低温等离子体放电过程中会产生大量活性组分,可以在数百度温度下实现二氧化碳的高效解离,是具有很大潜力的二氧化碳解离与转化方式。设计了一种尺度在亚毫米级、功率输入为数瓦的直流微槽等离子体反应器,可以在较低气体温度下实现二氧化碳分解。测量了反应器电流、功率等放电参数,采用发射光谱确定了体系中激发态组分,分析了激发态粒子谱线强度随输入电压、稀释气体比例等反应器工作参数变化,利用氮气分子振转谱带测量了等离子体放电区振动温度和气体温度。研究表明,添加氩、氦、氮气均可以增强二氧化碳的分解,添加氦气可以促进二氧化碳的电离过程。稀释气体激发态因具有高能量,可以通过潘宁解离通道增强二氧化碳分解。氦组分激发态的能量高于二氧化碳电离能,可以促进二氧化碳的电离反应。微等离子体内存在强烈的振动-平动非平衡现象:振动温度约为4400~4800 K,而气体温度仅为450~600 K,表明可以通过合理的放电和结构设计,定向将能量注入到振动态,从而进一步促进二氧化碳的振动解离。

摘要：月球极区水冰资源开发利用是月球基地建设和可持续性运行的重要支撑技术之一。在对月球南极永久阴影区的工作地点进行选址的基础上,调研了国内外月球极区水冰资源开发利用计划、实施方案和发展趋势。提出了一种可持续性月球极区含冰月壤水资源提取利用方案,由移动式基地载具、原位钻取机器人和可移动式反射镜组三部分组成,具有灵活布置以持续性开采阴影坑内水冰资源的能力。对所设计方案的物质流和能量流进行了计算建模,并进行了程序化分析。计算结果表明,通过提升太阳能传递效率、光电转换效率、热提取加热效率和水电解效率,初始水冰质量含量高于5.0%,可以显著减少系统任务的总能耗。方案设计与分析结果可为中国月球基地任务提供参考。

摘要：月球基地建设是当前各国月球探测与开发计划的核心目标之一,受限于地月运输成本高昂,以月壤作为基材研发各类建筑材料是目前最为经济合理的方案。发展月壤基构件成型技术和纤维制造技术,研发月壤基纤维增强复合材料,有望为月球基地建设提供原材料保证。月壤基纤维可结合3D打印技术制备各种壤工织物,如:壤工格栅、壤工布以及壤工袋等。针对目前所提出的月球基地设计构思,讨论月球基地建设中可能遇到的工程问题,基于加筋原理提出了相应的壤工结构物形式。最后,系统总结了壤基材料加筋月壤技术应用于月球基地建设时需突破的技术挑战和面临的关键科学问题。该文研究对原位利用月球资源、开展月球基地建设具有重要意义。

摘要：为有效解决未来长期载人地外生存面临的物资供给等关键问题,获得更高的氧回收率、能量转化效率和更低的应用成本,亟须发展更高效的地外二氧化碳转化利用技术。文章总结了地外二氧化碳利用的发展现状并分析了近期的研究进展,发现不同技术之间差异大,在航天应用过程中,需充分考虑地外环境限制因素,以选用更合适的技术。空间站上已搭载的Sabatier装置和火星车上的MOXIE装置初步实现了地外二氧化碳还原。以“地外人工光合成”为代表的常温二氧化碳转化技术可为地外环控生保提供新路线。其不仅能够实现地外氧气供给,还可获得甲酸、乙烯和甲烷等有机分子作为燃料或生物转化原料。随着相关基础研究的不断发展,有望实现二氧化碳的高效转化和高附加值有机物、甚至碳糖食物的生产。地外二氧化碳转化利用技术的发展,将实现地外密闭环境下的废弃资源利用与物质循环,降低载人空间站、载人深空飞船的物资供应需求,也将为原位资源利用火星大气中的二氧化碳提供创新思路,以支撑未来可承受、可持续的地外生存任务。

摘要：原位资源利用技术是地外生命保障体系构建、实现人类地外生存的有效途径,是载人深空探索的核心技术。基于微通道技术的人工光合成反应器,采用流动反应器设计,用于低微重力等特殊环境条件下模拟人工光合作用,实现CO2向O2和含碳燃料的转化。微通道芯片通过气液剪切作用力使气体反应产物快速脱离电极表面并随反应介质排出反应器,理论上可以克服微重力条件对反应过程的影响,尚需进行微重力试验进行验证。同时,微通道结构可以通过精确控制反应气液的压力、流速、流量比等反应条件,获得优化的反应条件。通过地面试验,验证了该反应器将CO2还原为O2和含碳化合物的功能可行性。以Au和Ir/C作为阴极和阳极材料,3 V电压条件下,O2产率可达11.74 mL/h。此外,基于人工光合成反应器搭建了集反应模块、控制模块、流路驱动模块以及检测模块等于一体的地外人工光合成装置,形成原位反应、介质供给、精确控制、在线收集和检测等功能一体化的系统,并实现CO2有效转换和O2供给。为后续技术成熟度更高的反应装置研制、高产物选择性的含碳化合物转化以及人工光合成反应装置在轨试验奠定了理论和实践基础。