探月步履不停✿★★ღ，中国星光璀璨星空无限传媒国产剧情游戏✿★★ღ，3月20日鹊桥二号中继星发射成功✿★★ღ，我国继续向探月工程四期目标稳步迈进✿★★ღ。探月工程四期将进一步开展月球资源考察✿★★ღ、原位资源利用关键技术验证✿★★ღ，为后续建设国际月球科研站打下基础✿★★ღ，标志着我国探月工程从探索考察逐步转向开发利用✿★★ღ。

　　清华大学冯鹏教授团队于2017年开始月球建造研究工作优游国际平台注册UB8优游国际✿★★ღ。✿★★ღ，联合清华大学水利系✿★★ღ、机械系✿★★ღ、航天航空学院等科研团队✿★★ღ，从月球基地建造需求出发✿★★ღ，在月壤性能表征与模拟✿★★ღ，月壤基材料固化成形✿★★ღ、月面功能件拼装搭建✿★★ღ、月球结构服役性能等方面开展理论研究和技术开发✿★★ღ。近期✿★★ღ，研究团队针对月壤固化成形技术开展了评估分析✿★★ღ，相关研究成果已在中国工程院院刊Engineering发表✿★★ღ。

　　月球是人类探索宇宙的第一站✿★★ღ，近年来太空需求日益增长✿★★ღ，空间技术不断发展✿★★ღ，人类探索月球的兴趣再次高涨✿★★ღ。美国提出阿尔忒弥斯计划✿★★ღ，计划十年内在月球表面建造一个长期生存基地✿★★ღ；中国与俄罗斯发布了国际月球研究站（ILRS）计划✿★★ღ，概述了“勘✿★★ღ、建✿★★ღ、用”三步走战略✿★★ღ。欧洲优游国际平台注册✿★★ღ、日本✿★★ღ、韩国星空无限传媒国产剧情游戏✿★★ღ、印度等地区也积极参与月球探索✿★★ღ，研究月壤固化技术✿★★ღ。月球建造已成为月球探测领域的重要工程需求和热门研究课题✿★★ღ。

　　月壤固化成形是原位建造（ISRU）的核心技术✿★★ღ，ISRU旨在最大限度地利用原位资源✿★★ღ，降低运输和维护需求✿★★ღ。目前已有近20种技术方法用于生产月壤基建筑材料✿★★ღ，各种技术的实施条件和实现能力各异✿★★ღ。用于月球建造的材料必须是低成本和高性能的优游国际平台注册✿★★ღ，低成本是指材料制备过程应降低资源消耗✿★★ღ、能源需求和机械操作✿★★ღ，高性能要求材料在月球环境中保持可靠的服役性能✿★★ღ。

　　根据月球建造条件和国际月球科研站长期目标✿★★ღ，本研究将月球基地建造规划为四个阶段✿★★ღ，分阶段实现功能定位和建造目标✿★★ღ。

　　场地✿★★ღ：场地处理可分为场地硬化和场地固化✿★★ღ，其中硬化场地用于建造航天器起降平台✿★★ღ、结构基础✿★★ღ、交通道路等设施✿★★ღ，具有较高的力学性能需求✿★★ღ；固化场地用于降低月尘造成的磨损和导电损伤✿★★ღ，施工效率和成本控制要求较高✿★★ღ。

　　防护结构✿★★ღ：防护结构用于阻绝月面恶劣环境✿★★ღ，如阳光直射✿★★ღ、月尘侵袭等星空无限传媒国产剧情游戏✿★★ღ，防护结构施工体量大✿★★ღ，需要采用高效率✿★★ღ、低成本✿★★ღ、低维护需求的建造方案✿★★ღ。

　　人居结构✿★★ღ：宇航员居住的建筑物是最重要的建造目标✿★★ღ，月球建筑必须能够保持内部气压✿★★ღ、温度✿★★ღ、湿度稳定✿★★ღ，抵御辐射✿★★ღ、微陨石威胁✿★★ღ，对于长期任务✿★★ღ，月球建筑应提供足够的内部空间和功能分区✿★★ღ。

　　为了确定适合月球建造的原位材料制备技术✿★★ღ，确定技术差距和发展方向优游平台✿★★ღ！✿★★ღ，本研究开展了月壤固化成形技术综述和评估✿★★ღ。

　　根据颗粒结合机理✿★★ღ，月壤固化成形技术可分为四类✿★★ღ：反应固化✿★★ღ、烧结熔融✿★★ღ、粘结固化和约束成形✿★★ღ。在每一类技术原理中✿★★ღ，根据实施条件具体区分各种技术✿★★ღ。

　　1.2 氯氧镁反应✿★★ღ：反应原料为氧化镁和氯化镁✿★★ღ，主要产物包括两种Mg(OH)2-MgCl-H2O化合物优游平台登录入口✿★★ღ。✿★★ღ。

　　1.3 地质聚合反应✿★★ღ：硅铝基原料在碱性条件下生成硅铝酸盐化合物✿★★ღ，并形成具有三维网状结构的聚合物✿★★ღ。地聚反应的耗水量极低✿★★ღ，98%的水可被循环利用✿★★ღ。

　　1.4 水热合成反应（DMSI）✿★★ღ：该反应以硅酸盐水泥为反应原料✿★★ღ，在饱和蒸汽加压环境中进行✿★★ღ，产物结构受环境温度和含水率影响✿★★ღ。这种方法可以降低真空环境对混凝土养护的影响✿★★ღ。

　　烧结熔融技术涉及月壤高温处理✿★★ღ。烧结发生在熔点以下✿★★ღ，材料发生玻璃化转变✿★★ღ，熔融发生在熔点以上✿★★ღ，材料达到局部或完全流动状态✿★★ღ。

　　2.2 微波烧结✿★★ღ：使用微波加热月壤✿★★ღ。微波烧结试样的抗压强度波动较大✿★★ღ，在12~120 MPa不等✿★★ღ，这是由于不同模拟月壤的微波吸收能力存在差异✿★★ღ。

　　2.4 光成型烧结✿★★ღ：该技术称为digital light processing sintering✿★★ღ，首先使用光固化树脂使月壤成型✿★★ღ，然后烧结固化✿★★ღ，该技术固化强度最高达到428 MPa✿★★ღ。

　　2.7 完全熔融✿★★ღ：将月壤加热至完全熔融后冷却成型✿★★ღ，在所有技术中固化强度最高✿★★ღ，达到538 MPa✿★★ღ。

　　3.1 聚合物粘结✿★★ღ：聚合物粘结剂包括聚乙烯✿★★ღ、聚丙烯✿★★ღ、聚氨酯✿★★ღ、硅树脂等✿★★ღ，加热至聚合物融化✿★★ღ，粘结月壤颗粒实现固化✿★★ღ。

　　3.2 硫粘结✿★★ღ：使用硫作为粘结剂✿★★ღ，硫在95℃以上将升华✿★★ღ，在月球低纬度区域使用硫粘结时需要额外保温✿★★ღ。

　　3.3 生物材料粘结✿★★ღ：使用尿素或血清蛋白作为粘结剂✿★★ღ，这种技术旨在最大限度地利用到达月球的资源✿★★ღ。

　　3.4 金属粘结✿★★ღ：使用铝作为粘结剂✿★★ღ，具体方法是将月壤与AlSi10Mg粉末1:1混合✿★★ღ，再使用激光加热固化✿★★ღ。与激光熔融技术相比✿★★ღ，铝粘结剂降低了固化产物的脆性✿★★ღ，其抗压强度最高达到264 MPa优游国际平台注册✿★★ღ。

　　3.5 氧化物粘结✿★★ღ：又称低温烧结（Cold sintering）✿★★ღ，具体方法是在月壤中加入NaOH溶液✿★★ღ，月壤表面氧化物溶解形成玻璃相产物✿★★ღ，后者粘合相邻月壤颗粒实现固化✿★★ღ。根据颗粒结合机理✿★★ღ，这种技术被归类为粘结固化星空无限传媒国产剧情游戏✿★★ღ。

　　4.1 月壤袋约束成形✿★★ღ：约束成形使用织物约束月壤粉体✿★★ღ，该技术方案未在颗粒之间建立连接✿★★ღ，而是通过整体约束形成构件✿★★ღ。约束成形技术已应用于地球房屋建造✿★★ღ，成熟度较高✿★★ღ。现有月球建造方案中使用约束成形技术建造主体结构✿★★ღ、防护结构和临时构件✿★★ღ。

　　8IMEM方法包含八项指标✿★★ღ，评估当前技术的实施条件和实现能力✿★★ღ。评分规则如表1所示✿★★ღ，5分表示完全满足月面建造需求✿★★ღ，1分表示存在技术缺陷✿★★ღ。评分阈值根据建造需求确定✿★★ღ，例如基于火箭运载能力和结构体量的估计✿★★ღ，单枚火箭有效运载质量约占月球基地单体结构总质量的2%✿★★ღ，据此确定原位资源占比的评分阈值✿★★ღ。

　　本研究建立了月壤固化成形技术数据库优游国际平台注册✿★★ღ，部分统计结果如图8(a)-(c)所示✿★★ღ。烧结熔融和约束成形技术的原位资源占比超过98%✿★★ღ，反应固化和粘结固化技术普遍为65-95%✿★★ღ，这对于月球建造来说相对较低✿★★ღ。在固化强度方面星空无限传媒国产剧情游戏✿★★ღ，反应固化技术普遍满足15 MPa抗压强度的要求✿★★ღ，烧结熔融和粘结固化技术取决于特定的加热方法和粘合剂的选择✿★★ღ，约束成形技术暂未满足抗压强度要求国际工程✿★★ღ，✿★★ღ。

　　固化温度✿★★ღ：固化温度可分为两组✿★★ღ，烧结熔融通常高于1050℃✿★★ღ，其他技术不超过250℃✿★★ღ。温度指标反映了设备✿★★ღ、能耗和功率的要求✿★★ღ，真空中缺少空气流动✿★★ღ，高温操作的均匀加热和高效冷却变得更具挑战性✿★★ღ。能耗分析表明✿★★ღ，将1吨月壤加热至1000℃至少需要233 kWh的能量（比热0.84 kJ/kgK优游国际平台注册✿★★ღ。✿★★ღ，不考虑热量损失）✿★★ღ，相当于100 m2光伏阵列6小时的发电量优游平台_ub8平台_优游注册,代理登录-优游国际✿★★ღ，✿★★ღ。

　　操作时间✿★★ღ：烧结熔融✿★★ღ、粘结固化和约束成形的操作时间通常小于4小时✿★★ღ，反应固化时间均大于4小时✿★★ღ。操作时间一定程度上表征了技术能耗和生产效率✿★★ღ，生产效率分析表明✿★★ღ，在24个月球日（相当于2年）内生产500吨建筑材料✿★★ღ，需要100升的马弗炉每4小时生产一批砌块✿★★ღ。

　　根据评估结果✿★★ღ，约束成形技术是评分最高的技术方案✿★★ღ，得到3.80分✿★★ღ，在操作温度✿★★ღ、时间✿★★ღ、成形尺寸方面得到满分✿★★ღ，原位资源占比99%✿★★ღ，抗拉强度2 MPa✿★★ღ，仅抗压强度指标低于中性分数建筑材料✿★★ღ，✿★★ღ，为2~3 MPa✿★★ღ。

　　烧结熔融技术普遍排名前列✿★★ღ，这归功于其最高的原位资源占比和优异的单项表现✿★★ღ，例如完全熔融技术具有极高的固化强度优游国际平台注册✿★★ღ，太阳能熔融技术直接利用太阳能✿★★ღ，具有极高的能量利用效率✿★★ღ。

　　单项指标分析表明✿★★ღ，月壤固化成形技术整体发展水平尚未满足月面建造需要✿★★ღ，各项指标的研究进展亦不均衡✿★★ღ，有待突破的关键问题如下✿★★ღ：

　　1.原位建造材料抗拉强度尚未满足月球建筑需求✿★★ღ。现有研究较少开展针对固化样品抗拉强度的测试✿★★ღ，或者测试结果相当低优游国际平台✿★★ღ，✿★★ღ。月球表面是真空环境✿★★ღ，建筑内压由结构承担✿★★ღ，同时月面温度变化逾200 ℃星空无限传媒国产剧情游戏✿★★ღ，温度应力大✿★★ღ，给建筑材料抗拉强度提出较高需求✿★★ღ。此外✿★★ღ，月壤基材料普遍表现为受压能力强✿★★ღ、受拉能力弱✿★★ღ，完全依靠月壤固化技术满足受拉性能的成本相当高✿★★ღ，亦可通过膜材受拉✿★★ღ、覆土保温等结构方法系统性解决原位材料受拉不足的问题✿★★ღ。

　　2.月面极端环境服役性能尚未得到充分研究✿★★ღ。受限于环境模拟条件✿★★ღ，现有研究较少涉及月球环境对建材服役性能影响的研究✿★★ღ，或者部分开展了单因素影响研究✿★★ღ。月球建筑服役环境十分特殊✿★★ღ，超真空星空无限传媒国产剧情游戏✿★★ღ、低重力✿★★ღ、大温差✿★★ღ、强辐射✿★★ღ、多月尘环境的影响机理及其耦合作用需要深入分析✿★★ღ，环境因素对建材本身以及建筑内部的影响效果也需要分别研究✿★★ღ。

　　3.月球建造材料实施条件与实现能力的取舍关系尚未明确✿★★ღ。序数方差分析表明✿★★ღ，在操作温度✿★★ღ、抗压强度✿★★ღ、成形尺寸指标中排名靠前的技术✿★★ღ，总排名反而有可能降低✿★★ღ，这是因为此类技术通常需要添加上行资源✿★★ღ，降低了原位资源占比的评分✿★★ღ。在月球环境中✿★★ღ，技术实施条件与实现能力的矛盾十分明显✿★★ღ，低成本与高性能无法同时满足优游国际平台注册✿★★ღ，需要基于不同的制备和服役场景✿★★ღ，选择适宜的原位建造技术✿★★ღ，其具体实现方法还需要开展大量研究工作✿★★ღ。

　　2.月壤固化成形技术根据颗粒结合机理分为四类✿★★ღ：反应固化✿★★ღ、烧结熔融✿★★ღ、粘结固化✿★★ღ、约束成形✿★★ღ。前三类技术分别通过反应产物胶结✿★★ღ、高温烧结或熔融✿★★ღ、外加剂粘结实现月壤颗粒之间的结合✿★★ღ，而约束成形技术通过整体约束形成构件✿★★ღ。

　　3.提出一种8IMEM方法✿★★ღ，通过八项指标定量评估各项技术的实施条件和实现能力✿★★ღ，评分阈值基于月面建造需求确定✿★★ღ。

　　4.月壤袋约束成形技术评分最高✿★★ღ，该技术对材料✿★★ღ、设备✿★★ღ、能源需求较低✿★★ღ，同时具有大型构件快速成型能力✿★★ღ，在月球大规模原位建造中具有良好的应用前景✿★★ღ。

　　5.烧结熔融类技术普遍评分较高✿★★ღ，该类技术完全利用原位材料✿★★ღ，其中完全熔融技术具有极高的固化强度✿★★ღ，适用于关键节点制造✿★★ღ；日光熔融技术直接汇聚太阳能✿★★ღ，能量利用效率极高✿★★ღ，适用于低能耗建造场景✿★★ღ。

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