[发明专利]一种月球基地外壳层的建造方法

说明书

本发明公开了一种月球基地外壳层的建造方法，该方法如下：设计月球基地外壳层三维模型图并对其切片；送粉缸和压辊沿着月球基地内壳层外侧铺粉；激光器对所铺粉层进行选择性扫描，形成烧结层；每烧结完一层，利用机械臂，将激光器、压辊、送粉缸及辅助装置同时提升一层的厚度，然后重新进行新一轮的送粉、铺粉、切片、激光束扫描、形成新的烧结层，并与前一个烧结层烧结在一起；重复上述过程，层层叠加，直到整个月球基地外壳层建造完成。本发明利用选择性激光烧结工艺使用月壤直接打印月球基地外壳层，节约从地球运输建材到月球的运输成本，且建造的月球基地，密实性好，损毁后易修复，并且可以采用多台激光打印机同时作业的方式，缩短建造时间。

技术领域

本发明涉及太空基地建造领域，具体涉及一种月球基地外壳层的建造方法。

背景技术

月球是地球唯一的一颗天然卫星，对月球的探索、开发是人类迈向广阔宇宙的第一步。早在上世纪六七十年代“阿波罗”计划时期，人类就开始了建设月球基地的设想。但到目前为止尚未有切实可行的月球基地建造方法，针对这一情况，本发明提出一种月球基地外壳层的建造方法；月球与地球相距38.44万公里，目前从地球运送1kg物资到月球需要11～22万美元，如果从地球运送建筑材料到月球，必将耗费高昂的成本。

以传统工艺建造月球基地需要大量人力和机械，而这在月球上是很难实现的。选择性激光烧结工艺是当下较为成熟的3D打印工艺，利用3D打印技术打印实体模型可以节约大量人力和时间，这是业界共识，利用新型选择性激光烧结工艺在万里之遥的月球上打印月球基地是相当经济的。

据美国宇航局的一项估计，若一名宇航员在月球表面上生存一年，这名宇航员被陨石击中的可能性为1/10⁶～1/10⁸，是在地球上的5～500倍，若将目标换成10000m²的月球基地，则被陨石击中的概率会大到1/100～1/10⁴，当遇到速度达到13～18km/s的陨石，以人类目前掌握的技术，月球基地一定会被破坏，因此月球基地的快速修补技术很关键。

月壤颗粒非常细小，平均粒径只有70μm，传统选择性激光烧结工艺的粉料粒径一般在50～125μm之间，因而只需对采集的月壤进行简单地筛分就可利用。月壤的化学成分主要包括Si0₂、Ti0₂、Al₂0₃、FeO、Fe₂0₃、MnO、MgO、CaO、Na₂0等，月壤主要组成颗粒包括：矿物碎屑(主要为橄榄石、斜长石、辉石、钛铁矿等)、结晶岩碎屑(玄武岩、斜长岩、橄榄岩等)、玻璃(熔融岩、微角砾岩、撞击玻璃等)，据此可估算月壤熔点在1500～1800℃左右，利用激光束完全可以对其烧结加工。月球月海地区月壤平均厚度为4～5m，高地地区为10～15m，所以月壤是月球上丰富的资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种节约成本的月球基地外壳层的建造方法，所述建造方法具有取材方便、便于操作、建造速度快，节约人力的特点，本发明的月球基地外壳层的建造方法使用月球表面随处可取的月壤作为建筑材料，节约了从地球利用航天器运输建材到月球的成本，并且同一个月球基地外壳层可以采用多台激光打印机同时运作的方式建造，可以缩短建造月球基地的时间，根据具体情况，灵活安排作业方式。

本发明技术方案如下：

一种月球基地外壳层的建造方法，采取如下措施：

1)，使用三维建模软件，设计月球基地外壳层三维实体模型图；

2)，使用分层切片软件对月球基地外壳层三维模型图沿着打印方向进行实时切片；

3)，送粉缸每隔一个送粉间距卸出粉料，压辊随即将粉料碾平，形成粉料层，沿着月球基地内壳层外侧进行铺粉，保持铺粉层厚度与切片的厚度相一致，并铺平压实；其中，粉料为月壤；