模擬月壤具有與月球樣品相似的礦物組成和化學成分,相似的顆粒粒度、機械強度、孔隙度、密度和電學性質,是月球樣品的地球化學複製品。
基本介紹
- 中文名：模擬月壤
- 本質：與月球樣品相似的礦物組成
- 實質：是月球樣品的地球化學複製品
- 種類：JSC-1
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月壤介紹
人類通過地基天文望遠鏡對月觀測、太空望遠鏡和環月衛星的遙感探測、以及無人駕駛月球車和Apollo太空人的月表巡視勘查的結果顯示，幾乎整個月球表面都覆蓋著一層細粉狀的風化物質－月壤（Lunar Regolith）。基岩僅露出於陡峭的山脈、撞擊坑和火山通道的峭壁等處。月壤是指月球表面覆蓋著的土壤，一般呈現淡褐、暗灰色。絕大多數月壤元素與地球土壤元素一致，包括氧、矽和鋁等。月壤大部分由小於1mm的具有粘聚性的細顆粒組成。
月壤物理力學特性對月面巡視探測器運動影響很大，包括顆粒大小、孔隙率、凝聚力、內摩擦角、容積密度、顆粒比重、顆粒形態等。與地球土壤的形成過程不同，月球土壤是在氧氣、水、風和生命活動都不存在的環境下，由流星的撞擊、宇宙射線和太陽風輻照、大幅度溫度變化導致的月球岩石熱脹冷縮破碎等因素的共同作用下形成的。因此，月壤的形成基本上是機械破碎作用主導的。月球土壤的基本組成顆粒包括：礦物碎屑、原始結晶岩碎屑、角礫岩碎屑、各種玻璃、獨特的月球土壤組分－粘合集塊岩、隕石碎片等。
模擬月壤介紹
模擬月壤具有與月球樣品相似的礦物組成和化學成分，相似的顆粒粒度、機械強度、孔隙度、密度和電學性質，是月球樣品的地球化學複製品。在國外，關於月球資源利用和工程研究的項目(如材料合成、生命必需物質合成、資源性礦物提煉工藝等)一般都採用模擬月壤來代替，提出新的分析測試方法的研究項目大多先採用模擬月壤進行，隕石撞擊月表過程的模擬、太陽風和宇宙射線轟擊月表的效應研究、月塵帶電漂浮過程的實驗模擬等許多消耗樣品量較多的實驗也都是採用模擬月壤來進行的。
新一輪世界性“重返月球”熱潮的興起，主要目的是開發和利用月球資源，特別是開發相對較容易月壤中的資源，進而為建立月球基地、將月球作為進一步進行深空探測的平台奠定基礎。我國月球探測計畫一期工程已正式進入實施探測階段，主要是對月球地形地貌和地質構造、月表元素分布和月壤厚度等進行遙感探測。
國內研究概況
針對不同的需要和目的，目前世界各國研製出了很多種模擬月壤，其中主要包括美國的JSC-1、MLS-1、 MLS-2，日本的MKS-1、FJS-1，中國科學院的CAS-1和吉林大學研製的JLU系列模擬月壤。
JSC系列模擬月壤由美國國家宇航局（NASA）下屬的詹森空間中心（JSC）主持研製。JSC-1是一種富含玻璃的玄武岩質火山灰，經研製而成。其初始物質為舊金山附近的火山噴發的厚達數米的黑色火山灰和火山礫沉積。MLS系列模擬月壤由美國明尼蘇達大學研製。MLS-1模擬月壤的初始物質為蘇比利爾湖北岸的富鈦結晶質玄武岩。MLS-2模擬月壤是一種月球高地月壤模擬物質，為德盧斯北美中大陸斷裂的斜長岩經粉碎、研磨過篩製成。
MKS-1和FJS-1模擬月壤由日本清水株式會社的空間和機器人系統部研製，初始物質為玄武質熔岩，經加工後與Apollo 14採樣點月壤具相似。
英國薩里太空中心（Surrey Space Centre）研製了SSC系列模擬月壤。SSC-1顆粒相對較粗，初始物質為石英砂；SSC-2顆粒極細，初始物質為石榴石。
德國航空航天中心（German Aerospace Center (DLR)）主要研究巡視器在火星土壤上的動力學，採用石英砂、MSSD模擬火星砂(Martian Soil Simulant D)和研磨的德國火山岩進行各項性能試驗。研製的模擬月壤初始物質為黑色玄武岩。
CAS-1仿真月壤由中國科學院地球化學研究所研製，初始物質為吉林省輝南縣紅旗林場至靖宇縣四海林場一帶四海火山渣層的玄武質熔岩。CLRS-1的初始物質為金川火山灰，CLRS-2標準樣品的初始物質為金川火山灰與攀枝花釩鈦磁鐵礦圍岩。
JLU系列模擬月壤由吉林大學工程仿生教育部重點實驗室研製，初始物質為吉林省境內輝南新生代火山的火山灰。通過各道加工工序按照一定比例將各目數火山灰進行配比研製出JLU-1，JLU-2和JLU-3三種模擬月壤。該模擬月壤主要用於輪壤關係土槽試驗和模擬月壤力學特性參數測試。
隨著我國探月工程的實施，模擬月壤及月面環境的正在研究逐步展開。
