TJ-1模拟月壤颗粒几何特性

颗粒几何特性是颗粒材料的一个重要物理性质,是决定颗粒材料力学性质的一个重要因素.针对软着陆模型试验所用的TJ-1模拟月壤颗粒进行了体视显微镜扫描,获取数字图像后用图形处理软件对各粒径组的颗粒进行了几何特性各指标参数的量化统计,获得了模拟月壤颗粒在延伸度、圆度和凹凸度等的具体数值,为进一步研究TJ-1模拟月壤物理力学性质与颗粒几何特性的关系提供了相关试验数据.试验结果表明:TJ-1模拟月壤颗粒具有棱角、钩角、锯齿等不规则结构,表面相对凹凸,大粒径颗粒具有明显的蜂窝状气孔结构;颗粒形状各异,主要形状有长条状、类三角形和类四边形.最后对TJ-1模拟月壤颗粒和真实月壤颗粒在几何特性方面进行了对比分析.     

TJ 1模拟月壤承载特性物理模型试验研究

借助现代土力学试验技术研究月壤工程特性,是解决月球上岩土工程问题的一个可行方法.室内载荷物理模型试验是研究土体承载特性的重要方法.本研究自行设计加工了一套可以实现加载速率控制的加载装置,采用试验材料为Tongji-1(简称TJ-1)模拟月壤,对4种不同尺寸的圆盘载荷板进行加载速率控制条件下的载荷模型试验,同时测定了基底土压力分布.试验结果表明:在相同载荷板条件下,TJ-1模拟月壤的地基极限承载力和变形模量随加载速率的增加而增加;在相同加载速率条件下,TJ-1模拟月壤的地基极限承载力和变形模量随载荷板尺寸增加而增加;加载时基底中心土压力最大.     

模拟月壤地聚合物的力学特性及固化机理

为减少月球建设的成本和风险,采用以模拟月壤为原料制备地聚合物的方法进行原位资源利用.对不同NaOH掺量和龄期下的模拟月壤进行无侧限抗压强度试验、X射线衍射和扫描电镜.结果 表明:不同试验条件下固化模拟月壤的应力-应变曲线均表现为应变软化的特性,呈脆性破坏特征;强度随碱掺量的增加呈先下降再上升再下降趋势;碱激发水化产物主...     

应力旋转对TJ-1模拟月壤变形特性的影响

登月成功后月球车辆的行驶以及月球基地的建设均涉及到主应力轴旋转问题,为此采用空心圆柱扭剪仪进行了两个系列的主应力轴旋转试验,以研究中主应力系数和平均应力对主应力轴旋转条件下同济一号(TJ-1)模拟月壤变形及非共轴特性的影响.试验系列I中保持平均应力、偏应力比不变,进行了不同中主应力系数的主应力轴旋转试验;系列II则是保持偏应力比、中主应力系数不变,进行了不同平均应力下的主应力轴旋转试验.结果表明中主应力系数、平均应力均对主应力轴旋转过程中TJ-1模拟月壤的变形特性影响显著.着重分析了中主应力系数、平均应力对TJ-1模拟月壤在主应力轴旋转过程中各应变分量、体变的发展趋势以及非共轴特性的影响,以期为登月成功后与月壤相关工程的设计提供参考.     

月球极区冻土模拟月壤钻进试验研究

月球极区已经发现水资源存在的证据,极区水资源的探测、采集与利用技术日益成为世界各国研究的热点。冻土是月球极区水资源存在的重要形式,对极区冻土实施采样返回作业是未来深空探测的重要任务内容。为满足未来冻土采样任务需求,在中国首次开展了冻土模拟月壤采样技术试验研究。基于探月三期模拟月壤制备基础,结合国内外极区冻土类月壤含水量探测与分析信息调研,进行不同含水量的冻土模拟月壤制备,开展钻取试验,初步总结冻土类模拟月壤钻进特性。通过试验得出结论,相较于高密实度的无水模拟月壤,冻土类月壤黏度更大,所需钻进力载更大,钻进过程排粉状态明显不同,需采用的钻进策略也有显著差别,样品形态因含水量不同呈现块状散体或柱状。试验获得了冻土模拟月壤钻进特性第一手资料,可支持后续冻土月壤采样技术深入研究。     

JSC 1A模拟月壤气动开挖试验研究

鉴于月球表面高真空、低重力,以及月壤颗粒极强摩擦性的环境特征,地球上常规的重力式开挖设备在月球上很难完全地发挥其工作性能.而利用高压气体在进入到真空中膨胀的性质来进行月表土壤的开挖,则可避开开挖设备过多的机械摩擦,以及巧妙地利用了月球表面的高真空环境.压缩气体的脉冲喷气方式、开挖设备挖掘管的插入深度、压缩气体的气压值等因素都会影响到气体质量效率,为了研究上述影响因素对于气体质量效率的影响,基于高压气体开挖月表土的理论,自主研发了一套模拟月壤在真空环境下开挖的试验装置.通过对影响气体质量效率的因素进行多工况试验发现:气体质量效率在脉冲喷气方式为开0.5s、关0.5s时最大;气体质量效率与挖掘管的插入深度在一定范围内成正比,即挖掘管插入深度越大,气体质量效率越高;气压值则需要设定合理的值才能使气体质量效率最大.     

模拟月壤样品主微量元素的ICP-MS准确测试

月壤的化学成分可以揭示月球的形成与演化等科学问题.美国"Apollo"和苏联"Luna"取回的月球样品大多利用中子活化分析法测定其中的元素组成.但是,随着仪器和分析测试技术的进步,电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)越来越多地应用于地质样品的元素分析.对于珍贵的月壤样品应当追求获得更高准确度的同时尽量减少分析的耗样量....     

水玻璃固化模拟月壤抗压强度增长机理分析

月球基地建设需要大量建筑材料,其中原位利用月壤能有效减少材料和运输成本。为了研究水玻璃固化模拟月壤抗压强度增长机理,分别进行了不同水玻璃掺量下的模拟月壤单轴抗压强度试验,X射线衍射和SEM(scanning electron microscope)电镜扫描试验,得到了水玻璃固化模拟月壤的单轴抗压强度变化规律,分析了能量变化特征和微观结构。研究结果表明：掺入适量水玻璃能提高模拟月壤的单轴抗压强度;采用掺量为5%的水玻璃,在85℃条件下养护28 d模拟月壤的抗压强度可达到3.23 MPa;此时模拟月壤的总能量和弹性能均达到最大值,随着水玻璃掺量不断增加,耗散能整体上呈现下降趋势。微观结构分析表明：水玻璃的碱激发作用和吸附作用所生成N—A—S—H凝胶、钙矾石(AFt)等水化产物填充在颗粒周围,松散的骨架颗粒通过凝胶胶结成致密的网状结构,从而使模拟月壤的强度得到提高。     

具随机粗糙界面非均匀月壤层全极化脉冲回波探测的模拟

提出低空飞行全极化L波段雷达窄脉冲探测月壤层厚与层结构的建议．月壤层为一层具有上下随机粗糙界面的有耗介质层,在下垫月岩粗糙界面上有一层随机分布的碎石散射体．推导了包含面散射、体散射,以及面-体相互作用7种散射机制的全极化脉冲波Mueller矩阵解．以月壤特征参数(月壤层厚、FeO TiO2金属含量、介电常数,界面粗糙度、碎石分布等)为函数,用时域Mueller矩阵解数值模拟来验证方法可行性,L波段窄脉冲极化回波波形能用于反演或估算月壤厚度与分层结构．     

Overview of in-situ oxygen production technologies for lunar resources

The rich resources and unique environment of the Moon make it an ideal location for human expansion and the utilization of extraterrestrial resources.Oxygen,crucial for supporting human life on the Moon,can be extracted from lunar regolith,which is highly rich in oxygen and contains polymetallic oxides.This oxygen and metal extraction can be achieved using existing metallurgical tech-niques.Furthermore,the ample reserves of water ice on the Moon offer another means for oxygen production.This paper offers a de-tailed overview of the leading technologies for achieving oxygen production on the Moon,drawing from an analysis of lunar resources and environmental conditions.It delves into the principles,processes,advantages,and drawbacks of water-ice electrolysis,two-step oxy-gen production from lunar regolith,and one-step oxygen production from lunar regolith.The two-step methods involve hydrogen reduc-tion,carbothermal reduction,and hydrometallurgy,while the one-step methods encompass fluorination/chlorination,high-temperature de-composition,molten salt electrolysis,and molten regolith electrolysis(MOE).Following a thorough comparison of raw materials,equip-ment,technology,and economic viability,MOE is identified as the most promising approach for future in-situ oxygen production on the Moon.Considering the corrosion characteristics of molten lunar regolith at high temperatures,along with the Moon's low-gravity envir-onment,the development of inexpensive and stable inert anodes and electrolysis devices that can easily collect oxygen is critical for pro-moting MOE technology on the Moon.This review significantly contributes to our understanding of in-situ oxygen production technolo-gies on the Moon and supports upcoming lunar exploration initiatives.     

嫦娥1号卫星微波探月技术机理和应用研究

微波探测仪是嫦娥1号卫星有效载荷之一,主要用于测量不同深度的月壤微波辐射亮温,进而反演月壤厚度的信息并对月球的3He资源量和分布进行评估。这是国际上第一次利用被动微波遥感探测器在月球轨道直接测量月表亮温信息。因此,对月壤辐射传输模型的研究是及其必要的。文章分析了月球微波探测的机理和存在的问题,并给出了初步解决途径。     

模拟月壤微观结构形态的定量化研究新方法

针对土体的微观结构测试设备价格较高、操作相对复杂以及传统的微观结构测试主要针对单一粒组进行的缺陷,以同济一号(简称TJ-1)模拟月壤为例,介绍了一种可测定由不同粒组组成的砂样微观结构参数(如长短轴比例、粗糙度)的新方法.通过电镜扫描获取TJ-1模拟月壤不同粒组颗粒的高倍清晰照片,利用AutoCAD和MATLAB软件获取各粒组的微观结构参数.采用离散元数值试验,近似确定TJ-1模拟月壤中各粒组颗粒所受接触力占所有颗粒接触力的权重,并与各粒组形态参数的平均值相结合,采用加权平均,最终获取TJ-1模拟月壤形态参数的代表值.     

面向月面原位资源利用的嫦娥五号月壤样品颗粒形态特征研究

月壤颗粒形态特征对月面原位挖掘、运输、3D打印等具有重要影响,我国自主获取的嫦娥五号样品可为月球科研站建设等提供月壤关键参数信息。以月面原位资源利用过程关注的月壤颗粒形态特征为目标,利用体视光学显微镜获取了同济大学获批的嫦娥五号月壤颗粒样品图像,构建了一套图像处理和颗粒识别方法,并提出方向差异指数表征颗粒表面粗糙程度,实现了自动提取颗粒边缘并计算其粒度和形态指标。结果表明,所研究嫦娥五号样品颗粒粒径范围为4.36~792.30 μm,均值纵横比为0.66,均值圆形度为0.806,均值方向差异指数为0.111。小粒径颗粒占比大,10 μm以下颗粒占44.19%。颗粒方向差异指数呈近似正态分布,表明大量颗粒表面粗糙程度近似,并存在少量表面较为光滑和粗糙的颗粒。小粒径颗粒大小与纵横比、圆形度均呈负相关,与表面粗糙程度相关性低,大粒径颗粒大小与形态没有相关性。研究还发现嫦娥五号样品比Apollo 11和Apollo 15样品的颗粒的圆形度更小,形态更不规则。     

FRP片材在土木工程中应用的几个关键力学问题

纤维增强复合材料（FRP）由于其优异的力学性能和施工的便捷性而备受国内外土木界的关注，本文结合本课题组的前期工作和国内外的研究现状，对FRP片材（纤维布和纤维薄板）在土木工程中应用的几个关键力学问题－FRP片材增强构件的抗弯强度，抗剪强度，疲劳强度，以及FRP片材与混凝土的界面强度等进行综合和讨论，并试图指出今后有关FRP片材增强钢筋混凝土构件力学性能的研究方向。     

珊瑚礁物理力学性质分析及工程应用

为满足生产和生活需要,人类对海洋空间的利用日益迫切,随着海上工程活动日益增多,遇到许多与珊瑚礁相关的岩土问题。结合现场原位测试及室内岩土试验,对巴哈马北阿巴科港地区珊瑚礁的工程物理力学性质进行了总结分析。     

俄罗斯未来月球探索与开发计划解析

 月球是当前深空探索与开发的焦点。近年来,俄罗斯出台了围绕月球探索与开发的多项政策并制定了本国月球计划,以月球无人探测器为先遣,继而开展载人登月,最终实现月球基地永久驻留的发展路线日渐清晰。从战略规划、实施阶段、配套技术能力等方面,探讨了俄罗斯月球探索与开发计划,综合判断发现,俄罗斯是目前唯一一个针对月球基地做出明确建设规划的国家,并在有意愿参与国际合作月球轨道平台项目的同时,制定了本国月球轨道站计划且稳步推进相关技术开发工作,为俄罗斯未来在月球探索与开发领域可能率先取得重大突破奠定了基础。