[发明专利]一种月球表面特性模拟的方法

说明书

技术领域

本专利属于航天器地面试验领域，涉及一种月球表面特性模拟的方法。

背景技术

月球表面有大小不同的陨石坑和各种尺寸的砾石块，分布是不均匀的。在高真空环境，经历长时期的陨石、微陨石的轰击形成了不含有机质的浮土，自表面至几米深的土层由各种尺寸的砾石和细尘埃构成。这是一种不为人们熟悉的物理状态。因此月貌与地球表面的地形特征相比，有很大的差异，它是探测器在月面着陆必须要考虑的核心问题之一。

对于波长在600nm～800nm的可见光和波长在1047nm～1064nm的激光来说，其照射在月表模拟区域的反照率范围要求在6％～30％之间。对于频率为35GHz的雷达来说，当入射角在0～70°范围内变化时，其照射在月表模拟区域的后向散射系数要达到-5dB～-30dB。月球表面的月貌十分复杂，一般可以简化为三种类型：月坑、月石和斜坡。由于需要针对不同的月貌进行试验，所以月貌的造型要需要具备按照实际工况要求变化的功能。

目前国内外还没有模拟月球表面特性的方法和模型，现在亟需一种能够准确模拟月球表面特性的方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种月球表面特性模拟的方法，利用确定配方的建筑符合材料、涂料以及根据月球表面形状建造出满足接近月球表面特征的基础月貌及大量可移动特征进行造型同时通过移动、改变可移动特征，得到不同布置情况的月貌特征，为月球探测器携带的探测设备提供了类似月球的探测环境，从而对探测器月貌识别能力进行考核验证。。

本发明的技术解决方案是：

一种月球表面特性模拟的方法，包括步骤如下：

(1)确定制作月貌的建筑材料：首先将一定配比的建筑材料制造成样件，然后对样件进行雷达波后向散射系数试验，确定了雷达波后向散射系数满足一定要求的建筑复合材料的配方；

(2)确定制作月貌表层的涂料：选定特定的涂料，在涂料内添加不同颜色的颜料后，进行涂料的光源反射特性试验，确定了满足一定要求的涂料配方；

(3)确定基础月貌：确定基础月貌上涵盖的所有工况中要求的月坑以及月坑下部排水通道；

(4)利用步骤(1)确定的建筑复合材料，平铺一定尺寸和厚度的月球表面特性模拟地基，地基下层分别为防渗土工膜和夯实原位土；

(5)根据步骤(3)确定的基础月貌，在月球表面特性模拟地基上的每个月坑位置下方构建排水管路，使月坑中的水能够通过管路收集；

(6)根据步骤(3)确定的基础月貌，在月球表面特性模拟地基上对基础月貌进行造型：采用玻璃钢作为月坑模具，在模具周围铺设步骤(1)所述建筑符合材料，根据基础月貌建造的月坑造型稳固后，取出月坑模具；

(7)利用步骤(1)确定配方的建筑复合材料对月貌上的可移动特征进行造型；所述的可移动特征包括月坑唇边、月坑平盖、月石、斜坡；

(8)采用步骤(2)中确定的涂料，对月球表面特性模拟基础月貌及可移动的月貌特征进行一定厚度的喷涂；

(9)在不同工况要求时，通过将可移动特征进行挪移得到不同布置情况的月貌特征。

步骤(1)中的建筑复合材料包括建筑细沙、玄武岩细屑、水泥、钢筋，配比为：建筑细沙、玄武岩细屑、水泥按照1:1:10的比例混合与水搅拌后浇筑使用，钢筋铺设在复合材料的中部，直径10mm，每平方米10根。

步骤(1)中的样件尺寸长×宽×高为260mm×260mm×150mm的立方体结构。

步骤(1)中的一定要求为雷达波后向散射系数满足-5dB～-30dB。

步骤(2)中的涂料为ZS高温型耐高温隔热保温涂料，颜色为灰色。

步骤(4)中的一定尺寸为60m×60m，一定厚度为0.15m。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明在国外内(内外)首次实现了在地面上同时满足可见光、激光反射特性、雷达波后向散射特性及月貌形态的月球表面特性模拟，为月球探测器携带的探测设备提供了类似月球的探测环境，从而对探测器月貌识别能力进行考核验证。