摘要:

摘要:“嫦娥5号”探测器的成功发射与采样返回，揭开了我国月球采样的序幕。面对当前月球（未来深空）探测的需求，钻进技术作为能够获取深层地质样品的最常用手段，受到越来越多的关注。然而，地球环境下的常规钻探机具与工艺在面对月球（太空）环境时并不能直接进行应用。基于此，本文就当前各国月球钻探技术的研究进展进行了广泛调研与分析，具体包括真实月壤的性能及模拟月壤的研发、月球环境对钻进的影响、月球钻探机具结构和月球钻探规程的探索等几个方面；并对未来月球钻探技术的发展进行了分析思考。

摘要:压电驱动的超声波取样钻具有质量轻、能耗低、无回转部件的特点，可以满足地外岩石采样的需求。电能通过压电陶瓷转换为致动器高频振动的机械能，使其在特定频率做超声的共振。这种超声取样钻的机电耦合特征，使超声致动器的设计变得复杂。基于ANSYS环境，研究超声致动器在机电耦合场边界条件下的动力学特性，其耦合场的模态频率、激励响应与单一机械结构场条件得到的结果具有较好的一致性。结果表明，超声致动器把电能转换机械能过程的机电耦合场相互作用是很弱的。因此，采用解耦方法，超声致动器的设计过程将大大简化。

摘要:目前月球采样可分为深层采样和表层采样，作为深层采样的有力补充，国内外针对表层采样研发了多种不同类型的采样机具，但对机具和月壤相互作用鲜有研究。针对月球表层采样设计了2套采样机具，能够实现挖取、铲取、夹取和振动贯入4种动作。通过相应的传感器，采样机具能在运动过程中实时检测机具承受的力矩（力）。利用6种不同性质的模拟月壤，用2套采样机具分别就不同的运动参数进行了相关试验。通过对试验现象的观察可知模拟月壤与常规沙土性质不同，会出现特定的表现；通过对试验数据的分析可知，除挖取动作外其余3种动作机具运动与受力的关系为近似线性关系，而挖取动作机具承受扭矩分为4个阶段，与机具运动位置有关。

摘要:月球探测对于我国各方面综合实力的提升均具有巨大的推动作用。当前我国各研发机构对月球采样的研发重点集中于采样机具的设计制造上，对采样机具和月壤之间相互作用却研究较少。与地球土壤相比，月壤的形成环境与条件完全不同，从而造就了其较为特殊的物理力学性质。在利用与真实月壤类似的模拟月壤进行的薄壁圆筒贯入试验中，发现存在月壤滞留和月壤附壁现象，从而分析得出在采样机具表面与月壤相互作用的理论分析中，除了传统的摩擦力理论外，还可通过最大抗剪强度进行分析。通过对试验现象和数据对比摩擦力理论和最大抗剪强度理论发现，最大抗剪强度理论更加符合实际情况。故将最大抗剪强度理论引入已有的月球螺旋钻进采样的理论模型中，通过计算得出基于最大抗剪强度理论计算的螺旋临界转速低于基于摩擦力理论计算的临界转速，在一定程度上能够降低采样机具的能耗。