開展月球資源探測與地下空間利用是人類探索月球、將月球納入人類活動范圍的重要舉措。本文從月球地質(zhì)結(jié)構(gòu)特性及月球表面溫度變化特征入手,綜合考慮月球緯度、月壤/月巖導(dǎo)熱性能等要素,針對月球恒溫層的恒溫特性及隨緯度變化的溫度涵蓋范圍,提出了在月球恒溫層開發(fā)月球地下人類基地、月球地下軌道交通、月球生命體存儲、月球原位熱能存儲等月球地下空間利用構(gòu)想。針對所提出的月球恒溫層利用構(gòu)想,設(shè)計了月球地下人類基地空間支護與搭建、基于電磁技術(shù)的月球地下飛行式軌道交通、可溫度調(diào)節(jié)式月球戰(zhàn)略儲備庫、基于月巖/月壤導(dǎo)熱差異的原位熱能存儲等技術(shù)實施方案。基于上述構(gòu)想及技術(shù)方案,本文系統(tǒng)總結(jié)了月球恒溫層地下空間利用需突破的技術(shù)挑戰(zhàn)和面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題。本研究將為未來建立月球人類基地及月球地下空間利用提供技術(shù)參考。 

【文章來源】：工程科學(xué)與技術(shù). 2020,52(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1 月表溫度隨月球緯度變化曲線圖[8,14]

月球表面緯度劃分及內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2。月球深部則受到太陽輻照熱量傳導(dǎo)及月球內(nèi)部熱流（Fe O+Ti O2）的綜合作用。月球內(nèi)部熱流作用相對于太陽輻照對月球地下溫度影響較小，一般可忽略其影響[15]。受太陽輻照角度影響，不同緯度地區(qū)月球地下恒溫層溫度亦不相同（圖3），其數(shù)值近似等于所在位置月表溫度的周期平均值。月層溫度與月壤深度間關(guān)系表達式如下[8]:

式中，a=k/(ρc)為月壤的熱擴散率，A為月表溫度波動幅值，ω為月表溫度波動圓頻率。由式（1）可知，月層溫度以余弦規(guī)律波動，波動幅度隨深度的增加以指數(shù)規(guī)律變小，相位則隨深度增加相對滯后。由于月壤的熱擴散率a很小，月層的溫度波動隨深度的增加迅速減小，月表以下1 m深度處的溫度波動不到0.01 K,1.3 m深度處溫度波動幅度近似為0，可以看作到達恒溫層。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3621148