月壤微定量采样器设计与试验验证

根据月球极区的环境和工况,分析了科学探测仪器对月壤样本的实际需求,提出一种将采样与挥发分提取相耦合的挥发分制备方法.通过设计一种采样片,完成月壤的微定量采样,多个采样片串联装于采样管内组成采样器.采样后将采样片置于提取装置中加热,以感应加热的方式间接加热内部的月壤,完成挥发分制备.针对地外天体采样功能需求,对采样器和采...     

月壤颗粒间的范德华力作用研究进展

当前中国嫦娥工程“绕、落、回”三期任务已经圆满完成,为保持中国月球探测技术的领先地位,对月壤的力学特性进行研究具有重要意义。月表所处环境高真空、低重力和强辐射等特点使月壤表现出不同于地面砂土的性质,导致这一现象最主要的原因之一是月壤颗粒间的范德华力作用。本文对当前有关范德华力的研究进行总结,分别从分子/原子间的范德华力计算、范德华力的迟滞性、理想条件下宏观物体间的范德华力计算和真实条件下范德华力的计算四个方面对目前已有的研究进行分析,给出当前宏观颗粒间范德华力研究的不足,为今后月壤颗粒间范德华力的进一步研究提供参考。     

月球车刚性车轮与模拟月壤相互作用有限元仿真和试验验证

根据三轴试验结果获得了模拟月壤的模型参数,在ABAQUS中基于修正的Drucker Prager Cap弹塑性模型建立了模拟月壤的仿真模型,并通过仿真的压板沉陷试验对试验测到的模型参数进行校正,然后基于该模型对月球车刚性车轮和模拟月壤的相互作用进行了仿真分析和试验验证,结果发现牵引力的计算结果在低滑转率下和试验结果复合较好,而在高滑转率下,计算结果偏大。最后对不同土壤自重下单个月球车车轮的牵引性能变化进行了仿真分析,发现单是土壤自重的变化对车轮牵引性能影响不明显。     

月面克里普岩成分特征及REE等资源开发利用前景

克里普岩(KREEP)最早发现于Apollo-12样品，后来在所有返月样品中都发现3克里普岩碎片，尤其以Apolio-12和Apolio-14着陆点样品中最多，因其富含元素K1REE和P而被称之为KREEP．克里普岩在月面上的分布极为重要，不但因其对月壳形成期间及形成以后的月球的演化具有重要的意义，而且由于克里普岩中富含REE等重要资源性元素，被认为可能是除钛铁矿外最重要的月球矿产资源储存库．本文在综合已有探测资料和研究成果的基础上，通过克里普岩的化学成分与矿物组成特征，Th在风暴洋区丰度的异常特征，以及克里普岩中Th与REE相关关系的分析，探讨了KREEP岩石在月面上的分布区域，进而对月球REE资源的开发利用前景进行了初步评估．     

月面钻取式自动采样机构的设计与分析

月面自动采样机构是月球探测的重要工具之一,对实现月壤采样起着关键作用,是中国月球探测任务中急需解决的关键问题.文章提出了一种用于深层月壤样品采集的、具有同轴双管单动钻具和柔性取样袋的钻取式自动采样机构设计方案,详细阐述了采样机构的功能、组成与原理.通过对采样过程的力学特性进行分析,得到钻杆螺旋叶片升角为14°、轴向进给速度为5.7 mm/s和回转角速度为13.1 rad/s时钻进效果最优;且为获取1m深度月壤,钻杆直径不能小于7 mm.利用土力学仿真分析软件ABAQUS建立了月壤和钻具的力学模型,对钻具钻入月壤过程进行了动力学仿真,结果为钻进阻力约300 N、钻进阻力矩7.5 N·m.     

模拟月壤可行驶性的离散元数值分析

基于模拟月壤扫描电镜显微照片,建立土颗粒的几何模型,提出不规则形状颗粒群系统的生成策略,构建模拟月壤颗粒间接触的简化本构模型,并利用量纲分析法和双轴压缩试验离散元模拟,建立土宏观力学特性与细观模型参数的关系,结合模拟月壤的三轴压缩试验数据确定离散元模型参数.在月球重力环境下,对轮-土交互作用进行离散元模拟,推导土壤推力的细观表达式,定性分析不同滑转率时土颗粒的动态行为,定量分析模拟月壤的可行驶性.研究结果表明,土壤推力随滑转率的提高而增大;当车轮以高滑转率行驶时,土壤推力相对行驶时间存在瞬态和稳态2个阶段,并且瞬态值高于稳态值.     

深层月壤钻取冗余绕组电机控制方法

针对深层月壤载荷复杂多变难以稳定可靠钻进取样的问题,为实现对螺旋钻具低速大扭矩启动和高速切削排土的回转驱动控制,采用冗余双备份绕组直流无刷电机作为螺旋钻具的驱动源,建立了双绕组直流无刷电机转矩与转速数学模型,设计了一种可适应双绕组同步工作的驱动电路拓扑结构方案,进行了仿真分析并结合样机开展了控制性能实验研究.结果表明,...     

地聚合物基月球混凝土及其3D打印原位建造设想

月球基地建设是未来深空探测的关键支撑环节。文章基于国内外研究成果,探讨了原位利用月球资源研制地聚合物混凝土并进行基地建造的可行性。结果显示:地聚合物混凝土所需原材料90%以上可来源于月球原位资源,且在月球环境下具有良好的耐极端环境性能;基于挤出打印和粉末打印成型工艺,地聚合物材料可满足月球环境的施工需求与环境要求。总之,利用月球原位资源有望实现基于地聚合物的月球基地原位建造设想;但该设想尚处于概念设计阶段,仍然需要相关理论支撑、系统试验研究和可行性评估。     

月面巡视探测器

为了对巡视探测器的移动能力、导航与控制能力进行充分试验,在唐家岭航天城建设了月面巡视探测器试验场.利用火山灰来模拟月壤,同时构建了典型月表地形地貌,并模拟了着陆区的背景星空和光照条件.     

月壤原位成型技术工程适用性浅析

月壤原位成型技术作为月球资源原位利用技术体系中的研究热点,是在月表制造建筑材料及实施月表基础设施建设的关键。文章基于国内外月壤原位成型技术发展现状,根据未来可能的月壤成型任务提出了5种月壤成型技术,分析了其各自涉及的成型体性能与任务需求的匹配性,成本及能耗约束,环境适应性以及成型工艺流程的可实现性等;梳理了形成了月壤原位成型领域的发展建议,对于后续月球资源探测和开发具有一定的借鉴和指导意义。