[发明专利]一种月球表面土壤固化装置

说明书

本发明涉及一种月球表面土壤固化装置，主要用于航天技术领域及地外混凝土浇筑技术领域。它要解决现有月球表面施工建设的材料运输成本高、施工工艺繁琐、以及各种活动引起的月尘扬起和漂浮问题。本发明包括电能供应系统、搅拌行进系统、原料供应系统、振捣刮平系统、遮罩防尘系统、分析控制系统，可直接利用月壤，将其作为细骨料制备固化月球表面的混凝土，大量的节约材料供应、运输成本，可直接在所需固化地面的原位进行施工，大量避免月尘的扬起和漂浮，且本发明可同时进行混凝土浇筑中的搅拌、振捣、刮平作业，大大的简化施工工艺，提高施工效率。

技术领域

本发明属于航天技术领域及地外混凝土浇筑技术领域，具体而言，涉及一种月球表面土壤固化装置。

背景技术

月球表面存在风化层，覆盖了厚度大约10米的月壤。月壤平均粒径小于1毫米，密度约每立方厘米1.5克，月壤中的矿物碎屑主要为橄榄石、斜长石、辉石、钛铁矿、尖晶石、玄武岩、斜长岩、橄榄岩、苏长岩、角砾岩碎屑、熔融岩、微角砾岩、撞击玻璃、火成碎屑玻璃等。

将建设材料从地球运输至月球成本很高，月球构筑物建设必须尽可能地就地取材，将其对地球原材料的依赖降低到最低程度。月壤适用于制备混凝土，月球表面土壤和岩石的主要成分与地球表面土壤相似，均包含SiO2、Al2O3、CaO和FeO等，这些正是生产硅酸盐系列水泥、混凝土的骨料所必需的原材料，因此，可对月壤实现原位资源利用。

月尘是月壤的主要成分，一般直径约10微米。在人类探月史上，月球表面的月尘问题屡屡困扰航天任务的正常实施。陨石撞击、登月舱着陆、月球车行走、宇航员活动等都会引起月尘不同程度的飞扬，这些漂浮的月尘很容易粘附在航天服和各种设备表面，干扰生命保障系统、热控系统、光学仪表、机械构件等的正常运作。由于缺少水力、风力的搬运、磨蚀作用，月尘的颗粒棱角一般都很明显且锋利，易对人体、精密仪器造成不可逆的损伤。若要在月球上建立长期的生活、科研基地，则需将相关月球表面土壤铺设混凝土层以进行固化，以免大量月尘的扬起对基地运作带来负面影响，但以常规混凝土层铺设工艺进行施工，转移、装载、搅拌、振捣等流程难以避免月尘的漂浮、扬起。

发明内容

本发明具体要解决现月球基地建设固化表层土壤时材料运输成本高、月尘漂浮危害大、常规施工工艺繁琐，不适用于月球施工活动的问题，而提供一种月球表面土壤固化装置。

该装置包括：电能供应系统、搅拌行进系统、原料供应系统、振捣刮平系统、遮罩防尘系统、分析控制系统；所述供电系统用于为所述装置运作供应电能；所述搅拌行进系统用于将所述装置下方的月壤、水泥浆、粗骨料搅拌均匀，为所述装置提供行进动力，并控制所述装置的前进方向；所述原料供应系统用于为所述搅拌行进系统的搅拌过程提供水泥浆、粗骨料；所述振捣刮平系统用于为所述搅拌行进系统搅拌完成的且未凝固的混凝土进行振捣作业、刮平作业，刮平所述混凝土表面、去除内部的气泡并振捣至密实状态；所述遮罩防尘系统用于避免所述装置运作时所扬起的月尘扩散，并为所述装置增、减行进阻力；所述分析控制系统用于汇总所述装置各处传感器数据反馈、进行分析处理并对所述装置各处控制装置所对接的机构状态进行调整。

可选地，所述电能供应系统包括：供电线，蓄电池；所述蓄电池设置在装置框架中；所述供电线与所述蓄电池连接，为所述装置提供正常运作所需的电能。

可选地，所述搅拌行进系统包括：驱动电机、螺旋搅拌杆、隔板、板体起降机构、板体起降机构装置；设置在装置框架中的所述驱动电机与所述螺旋搅拌杆连接并为其提供旋转的动力；所述隔板设置于装置框架尾部处，设置有板体起降机构，通过所述板体起降机构装置调节其起降。

可选地，所述搅拌行进系统中所述驱动电机、及其所连接的所述螺旋搅拌杆数量为均为两组。

可选地，所述搅拌行进系统，所述驱动电机设置有变速及变向控制装置；所述螺旋搅拌杆设置有压力传感器。