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World File Search System风化层
太空中生物特征的稳定性使其可用于火星上的生命探测
两次火星探测任务旨在利用拉曼光谱仪等仪器探测生物分子作为灭绝或现存生命的标志。然而，关于拉曼可检测生物分子在火星环境中的稳定性仍有许多未知数，这影响了对结果的解释。为了量化拉曼可检测生物分子的稳定性，我们将七种生物分子暴露在国际空间站外的模拟火星环境中 469 天。紫外线辐射 (UVR) 强烈改变了拉曼光谱信号，但当样品被屏蔽以免受紫外线照射时，只观察到微小的变化。这些发现为在火星地下寻找生物特征的火星任务操作提供了支持。该实验证明了在太空暴露后通过拉曼光谱在火星风化层类似物中检测生物分子的可检测性，并为在目标环境中建立经过太空验证的光谱生物特征综合数据库奠定了基础。
太空中生物特征的稳定性使其可用于火星上的生命探测
两次火星探测任务旨在利用拉曼光谱仪等仪器探测生物分子作为灭绝或现存生命的标志。然而，关于拉曼可检测生物分子在火星环境中的稳定性仍有许多未知数，这影响了对结果的解释。为了量化拉曼可检测生物分子的稳定性，我们将七种生物分子暴露在国际空间站外的模拟火星环境中 469 天。紫外线辐射 (UVR) 强烈改变了拉曼光谱信号，但当样品被屏蔽以免受紫外线照射时，只观察到微小的变化。这些发现为在火星地下寻找生物特征的火星任务操作提供了支持。该实验证明了在太空暴露后通过拉曼光谱在火星风化层类似物中检测生物分子的可检测性，并为在目标环境中建立经过太空验证的光谱生物特征综合数据库奠定了基础。
Lotus：在微重力环境下测试折纸结构
在这些突破之后，学生项目“Lotus”被提交到 Parabole 2022 竞赛，这是一个在法国航天局及其子公司 Novespace 组织的抛物线飞行活动期间在微重力条件下测试学生项目的机会。由 5 名国际学生组成的团队将描述和分析创新折纸结构模型的部署和折叠，以用于当前和未来的太空应用，特别是可部署栖息地、燃料箱或其他资源容器（如小行星和风化层）的体积；三个立体摄像机将以不同的设定速度捕捉几何形状。为了最大限度地提高科学回报，将测试几种形状和几何参数：建议测试三种不同的结构，主要受实验可用体积的限制。测试的模型将尽可能与全尺寸模型相似，由太空级聚酰亚胺制成，并将在接近 0g 的条件下评估它们的动力学，以获得尽可能准确的部署环境。这些结果将与具有类似实验装置的地面实验进行比较。
月球水提取和净化技术验证
摘要 可持续太空探索需要改进原位资源利用 (ISRU) 技术，特别是利用当地资源生产机器人和人类探索所必需的产品。利用当地资源（如水）的能力不仅可以解决从地球运输物资的后勤挑战，还可以显著降低与太空任务相关的成本。水被列奥纳多达芬奇视为自然的驱动力，是太空探索的关键资源。作为宇航员的消耗品、辐射屏蔽以及电解成氢和氧（一种高效的火箭推进剂组合）描述了它的多种应用。然而，原位水提取在技术上仍然具有挑战性，需要进一步开发。LUWEX 项目通过开发和验证完整的原位水工艺链（包括提取、净化和质量监测）来应对这一挑战。它设想利用月球风化层中的水来推进并供宇航员饮用，从而实现可持续的太空探索。该综合测试装置使用热真空室内的冰冷月球尘埃模拟物模拟月球条件，旨在将整个流程链的技术就绪水平 (TRL) 从 2 级和 3 级提升到 4 级（即功能验证），一些子系统甚至可达到 TRL 5（即在相关环境中进行验证）。本文讨论了该项目的目标和相应的方法，强调了先进的水提取、捕获、净化和质量监测技术的开发和验证。通过这些技术，LUWEX 寻求为未来由欧洲主导的太空探索任务贡献创新的月球水提取和净化系统。本文概述了系统设计，并详细介绍了项目的技术发展路线图，阐述了 LUWEX 对未来探索任务的适应性，强调了其预计的潜力和长期目标，并概述了潜在的地面应用策略。转向可持续实践增强了我们执行长期任务的能力，最大限度地减少了对地球资源的依赖，从而提高了太空探索的可行性和可负担性。关键词：原位资源利用 (ISRU)、月球水提取、可持续技术、月球风化层、水净化 1. 简介 1.1 背景和动机 长期载人月球探索需要原位资源利用 (ISRU)，以通过最大限度地减少质量、成本和风险来增强未来任务的能力 [1] ISRU 技术旨在利用本地资源为机器人和人类任务生产必需产品，
通过集成最先进的 ISRU 技术实现以人为本的可持续月球定居点的运营概念
虽然这项技术尚未在太空中应用，但已在地球上进行过多次模拟现场测试。2008 年，首次月球 ISRU 表面操作模拟现场测试在夏威夷由 NASA、加拿大航天局 (CSA) 和德国空气和空间研究中心 (DLR) 开发的场地进行 [5]。这次测试的目的是展示原型硬件和端到端运行的集成系统的操作，该系统具有以下功能：挖掘材料、生产氧气和储存产品 [5]。其中一个原型系统是洛克希德·马丁宇航公司的 Precursor ISRU 月球氧气试验台 (PILOT)，它使用翻滚反应器混合和加热风化层 [5]。另一个测试的原型是 NASA 的 ROxygen，它使用垂直反应器而不是像 PILOT 那样的旋转反应器。垂直反应器与流化床和内部螺旋钻一起使用 [5]。在试验中，PILOT 完成了六次反应堆操作，而 ROxygen 完成了五次。由于模拟现场试验之前系统验证有限，两个系统都未能成功电解提取的水。然而，当用去离子水进行测试时，其他系统功能是有效的 [5]。
月球尘埃：其对硬件和缓解技术的影响
灰尘会通过多种方式损坏硬件。第一种是灰尘进入刚体机构元件之间的间隙。由于风化层的特性（将在下一节中进一步描述），这种侵入会增加运动副的摩擦，在某些情况下，甚至会完全堵塞它们。传统的方法是将接头密封起来，使其与尘土环境隔绝。然而，正如阿波罗的经验所表明的那样，月球尘埃的磨蚀特性往往会破坏密封 [1]。这意味着传统的密封件容易损坏，并且可能只是推迟了受保护的运动副中不可避免的摩擦增加。灰尘磨损也会对预期保持光滑的表面产生负面影响，例如宇航服的护目镜、太阳能电池板、热涂层、传感器表面等 [4]。热表面会因灰尘而退化，不仅是通过磨损，还通过灰尘堆积，因为它会改变热发射率和/或有效暴露表面 [2]。最后，导电元件可能因累积电荷的破坏性介电放电而受到严重损坏，包括敏感的微电子元件。正如所证明的，与灰尘有关的损坏机制差别很大，因此需要针对灰尘缓解挑战的定制解决方案。
CSMC 2022 预算提交最终版
对太空资源的需求迫在眉睫。目前，NASA 正在建造月球门户空间站，作为未来太空探索任务的门户，并将于 2025 年开放。加拿大已经为该项目投入了高达 20 亿美元的资金，包括新的加拿大臂和其他贡献。能够从门户为火箭提供燃料是未来太空探索的关键。从月球上运送氧化剂燃料（氧气）是一种比从地球运送更经济、更可持续的替代方案，因此 NASA 和其他机构正在争取其国家的支持。中国和俄罗斯也承诺在 2025 年开放月球基地，加速全球时间表。通过提取过程，可以生产出许多有用的衍生产品，例如水、稀有金属和关键矿物，这些产品也很受欢迎，具有国家战略重要性。此外，由于月球风化层已被证明具有很高的源材料利用率，因此可以制造用于太空基础设施的 3D 打印部件。通过使太空中的大规模作业更加可持续和经济实惠，ISRU 将促进地球上同样重要的技术的研究、开发和进步，包括水处理、氢存储、能源生产、机器人技术、3D
月球南极永久阴影区轻型探测车系统的热控制
近年来，对月球的探索已成为私营和政府机构非常感兴趣的话题。ispace 的目标是通过利用月球资源和扩大我们在太空的存在，成为私营企业获得月球新商机的推动者。极地冰探测器 (PIE) 是一项原位资源利用 (ISRU) 探索任务，旨在寻找和描述月球极地地区的潜在水冰沉积物。在本项目的范围内，将讨论月球车热控制系统的开发。PIE 利用 ispace 开发并经过飞行认证的 Team HAKUTO 的 SORATO 月球车。本文探讨了三个关键领域的发现：月球极地永久阴影区 (PSR) 的运行、月球车系统的热控制设计和月球环境建模。对月球极地地区的热建模特别关注表面特性的识别、月球风化层特征和环境通量的建模。研究了运行任务约束，例如冷却速率和加热器功率要求。热设计理念旨在通过将探测车与地面分离、减少热损失和管理传导路径来最大限度地利用被动控制手段。研究了较大的温度波动引起的机械问题。对于操作范围较窄的元件，如电池、电机和外部安装元件，考虑了主动控制手段。概述了探测车热设计挑战和使 PSR 运行的初步发现。
月球冰矿工的热管理系统
月球陨石坑观测和传感卫星 (LCROSS) 任务发现的数百万吨冰水被认为是月球上最宝贵的资源。从月球风化层中提取这些水冰需要非常高的热能输入，相反，在近真空环境中捕获这些水蒸气也需要很大的冷却能力。因此，有必要为未来由放射性同位素驱动的月球冰采矿车开发专用的热管理系统 (TMS)。根据 SBIR 第一阶段计划，Advanced Cooling Technologies, Inc (ACT) 与 Honeybee Robotics (HBR) 合作开发了一种热管理系统，该系统可以战略性地利用核动力源的废热来升华月球冰土中的水蒸气，并使用月球环境温度作为散热器来重新冻结冷阱容器内的升华蒸气。这样，就可以在降低系统质量和占地面积的情况下，最大限度地减少冰提取和蒸汽收集所需的电能。进行了初步权衡研究，设计了 TMS 的多个热组件，包括基于废热的热芯和热管散热器冷阱罐。开发并测试了概念验证原型。设计了一个可能满足 NASA 采矿目标的初步全尺寸系统，并估算了采矿效率、系统质量/体积和功耗（电能和热能）。
对外星结构设计的回顾
在地球以外的行星上设计永久的人类居住地是几十年前提出的想法，在阿波罗任务中第一批人类登陆月球后，这一想法变得更加重要。当今蓬勃发展的技术进步加上雄心勃勃的任务，例如火星洞察号任务和月球阿尔忒弥斯计划，使太空殖民的愿景比以往任何时候都更加现实，因为它不断获得动力。目前有相当多的出版物涉及多个学科，涉及月球和火星环境的探索、这些行星的土壤特性以及第一个可居住模块的设计。本文的范围是精心挑选出与以下科学领域相关的最重要的出版物：(a) 岩土工程方面，包括月球和火星风化层样品和模拟物的机械特性和化学成分，以及作为潜在基础形式的锚固和刚性垫元素；(b) 不同类型的月震和流星体撞击引起的地面运动； (c) 外星 (ET) 结构的不同概念和类型（通用、充气、可部署、3D 打印），以及拟议的外星栖息地的总体视图。除了本文正文中提供的详细信息外，我们还努力将大部分信息总结并汇编成代表性表格，并按时间顺序呈现，以展示人类对外星结构的思维演变。