[发明专利]基于未来月球基地的月坑式载人月球建筑结构及建造方法

说明书

一种基于未来月球基地的月坑式载人月球建筑结构及建造方法，属于月球居住基地建造技术领域。本发明解决了现有的月球建筑结构不能良好的适应极端的月球环境，易受到太空陨石的直接撞击和微粒子的持续轰击的问题。它包括在地预制的核心舱以及在月展开的第一展开舱、第二展开舱；展开状态下，第一展开舱内为生物舱，第二展开舱内分隔设置有工作舱和生活舱，核心舱及两个展开舱均位于月坑内，且两个展开舱经月壤覆盖，在月坑上方经机械臂3D打印形成保护罩，每个展开舱均为多层结构，且每个展开舱外表面均设置有在月建造的外围防护层，所述外围防护层包括月壤填充层及月壤加强层。充分结合在地建造和有效利用月球原位资源。

技术领域

本发明涉及一种基于未来月球基地的月坑式载人月球建筑结构及建造方法，属于月球居住基地建造技术领域。

背景技术

月球是地球唯一的天然卫星，探索月球是人类对太空环境认知、适应、开发和利用的起点，是人类争取更广阔发展空间的重要途径。月球建筑是月球基地建设的重要基础和各国探索月球空间环境、开发利用月球资源的必要设施，也是我国嫦娥探月工程四期后续月球基地建设的重要内容。月球建筑已成为未来月球基地建设急需突破的瓶颈，开展月球建筑研究具有重大意义。我国亟待提出科学性、系统性、自主性的月球建筑方案，为建设月球基地、实现月球环境长期探索和月球资源开发利用提供基础保障。

月球建筑方案依据建造方式，可归纳为三个类型：预制式、展开式和建造式。其中，预制式为先在地面完整预制建筑然后运载至月球表面进行安装，适用于初期月球基地的建设，但由于运载成本高昂，运载尺寸受限，随着技术的发展已经逐渐落伍。展开式和建造式为在地面预制建筑核心部分，在月面由建筑核心部分进行展开，同时利用原位材料在月建造建筑主体，能够有效结合地月建造优势，是现阶段可行性较强的方案。

我国现有的月球基地建造形式多为预制式刚性舱，由于受到运载火箭整流罩的限制，刚性舱的尺寸受到限制，相应的内部使用面积也受到限制。若要对舱段进行扩展，需进行多次地月间的物资运输，增加建设成本，随着技术的发展已经逐渐落伍，不能很好地满足使用需求。与此同时，在月球上建设建筑不同于地球，需要考虑极端的月球环境，月球具有高真空、强辐射等特点。月表重力约为地球的1/6，没有大气，昼夜周期长达27天、昼夜温差高达300℃，易受到太空陨石的直接撞击和微粒子的持续轰击，环境极端严酷。

因此针对现有的月球基地情况，在极端严酷的月球环境和既有地月关系条件下，有必要设计一种能够充分利用月球原位月坑、爆破坑或溶洞环境带来的掩蔽条件，精准结合在地成熟建造技术的地月结合的全新的月球建筑结构。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，进而提供了一种基于未来月球基地的月坑式载人月球建筑结构及建造方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于未来月球基地的月坑式载人月球建筑结构，它包括在地预制的核心舱以及在月展开的第一展开舱、第二展开舱；

所述核心舱包括舱体及设置在舱体内的水循环系统、空气循环系统、温度调节系统、湿度调节系统、动力电力系统及弱电信息系统；

舱体中部由上到下依次布置有第一储囊舱及第二储囊舱，两个储囊舱均呈环状且分别沿舱体周向布置，第一展开舱及第二展开舱在收缩状态下均为类气凝胶复合功能膜结构，且对应收纳在第一储囊舱及第二储囊舱内，每个储囊舱上均开设有环形的可移动式舱门，每个储囊舱内还对应布置有至少一个充气构件，通过充气构件实现对其所在储囊舱内展开舱的充气展开；展开状态下，第一展开舱及第二展开舱均与舱体连通设置，每个展开舱均为多层结构，其包括由内至外顺次布置的光纤系统预制层、柔性内膜层、充气结构加强层、柔性保温层及柔性防护层，其中，所述光纤系统预制层、柔性内膜层、充气结构加强层、柔性保温层及柔性防护层均在地预制，且每个展开舱外表面均设置有在月建造的外围防护层，所述外围防护层包括月壤填充层及月壤加强层；