本技术介绍了一种新型的高压静电月球土壤采集车,旨在解决传统月壤采集装置在长时间采样过程中颗粒堆积导致的采样效率下降问题。该设备利用高压静电原理,有效收集月球表面的月壤,提高采样精度和效率。
背景技术
月球探测是当今世界极具挑战性的领域之一,而载人登月、开发月球资源、建立月球基地是目前航天工程的主要竞争热点,建立月球基地是开展长期月球探测、开发工作的基础。可以预见的是,建设月球基地需要采集大量的月壤颗粒作为烧结材料,同时在后续的月面生产活动和月球资源开发过程中,月壤采集工作都将愈发不可替代。
传统机械式采样方法主要包括剖面式采样和表取式采样。剖面式采样多采用钻进取芯的方式,存在采样机器尺寸、重量、功耗大的问题,且因为钻进反力矩及钻压使得对采样平台的要求较高;表取式采样主要有冲击溅射式以及挖铲式,同样存在稳定性较差、会产生机械扰动的问题。
与传统机械式采样方法相比,高压静电收集方法能够以更小、更轻便的装置实现月壤采样,大大减小采样机器的尺寸和重量。同时,高压静电收集方法避免了装置与月壤的直接接触,不会因采样产生机械振动对装置产生破坏,装置稳定性更好。
现有国内学者利用高压直流电源接通到O型采样电极,为目标颗粒提供电场驱动力,同时产生引导颗粒向样本容器运动的电场。其原理是,通过接地电极与目标颗粒接触,迫使颗粒电势为零并为颗粒提供足够的自由电荷。样本容器收集被电场激发而跳起的颗粒,并通过静电吸附等方式使其保持在样本收集腔内,达到颗粒收集的效果。O型采样电极布置在样本容器的内部且由绝缘柱支撑与样本容器隔离一定高度。O型采样电极通过正极接头与高压电源正极相连,接地电极通过负极接头与高压电源负极相连。在静电采样器底部设计有小孔,作用是使目标区域的颗粒直接暴露在电场范围内,以使O型采样电极与目标颗粒间建立最小阻力的传递通道。
该装置存在的问题是:采样颗粒会随着采样时间的增加而堆积,进而使采样电极与被采样颗粒直接接触而产生“电桥效应”,使采样能力大大降低。因此为了解决上述问题,进而研发一种基于高压静电的月球表面月壤收集小车是很符合实际需要的。
实现思路