[发明专利]火星环境模拟实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种火星环境模拟实验装置及实验方法，所述实验装置包括：真空舱体，用于提供真空环境；与所述真空舱体连接的真空控制单元，用于使真空舱体内形成真空环境；湿度控制单元，包括温控加热器、放置于所述温控加热器上的密闭容器以及与所述密闭容器连通的气体配置件，所述密闭容器内盛放有去离子水，所述气体配置件与所述真空舱体连通；与所述气体配置件连通的供气单元，用于提供火星大气。本发明能够真实模拟火星表面环境气氛、湿度、压力、温度和紫外辐照条件，并同时实现对上述火星表面环境湿度、压力、温度以及紫外辐照的精确调控，也可以实现对火星表面电场环境的模拟，为火星环境相关研究提供了综合实验平台，应用范围广。

技术领域

本发明属于行星与空间环境模拟技术领域，具体地说，本发明涉及一种火星环境模拟实验装置及实验方法，用于模拟火星表面环境条件，适用于建立模拟样品在火星环境下的光谱库、探索火星生命痕迹、分析样品在火星环境下的稳定性及火星探测载荷的定标等。

背景技术

深空探测将是人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。火星作为与地球最近似的天体之一，已经成为深空探测的一个重要目标。由于火星和地球的环境不同，需要对其环境特性开展研究工作，主要涉及火星表面大气成分、压力、温度、湿度、紫外辐射、电场等环境参数的探测和模拟研究。火星大气(含有：CO₂，95.5％；N₂，2.7％；Ar，1.6％；其他微量气体等)以CO₂为主，比地球稀薄，因此，火星表面压强远比地球压强小(平均为600Pa-1000Pa)；火星表面年平均温度低至-63℃(好奇号(赤道附近)观测最高温度为2℃，最低温度为-75℃；凤凰号(极区)观测最高温度为-19.6℃，最低温度为-97.7℃)；此外，火星大气十分干燥，但火星表面相对湿度在昼夜间存在一定变化(好奇号观测到一天内最低相对湿度2％(日间)，最高为50％(凌晨))。

目前，国内外火星环境模拟主要集中在气压和温度等基本环境参数的调节和控制上，设计者根据不同的研究对象，为火星环境模拟装置设定了不同气压和温度工作范围。公开号为CN 105854960 A的中国发明专利申请公开了一种火星温度和压力环境的地面模拟实验系统，包括环境模拟容器、内置容器、压力控制系统和温度控制系统，其中，内置容器设置在环境容器内，环境容器采用液氮热沉结构；压力控制系统用于控制内置容器的压力，温度控制系统用于控制内置容器的温度。内置容器温度在可控在160K-170K之间，压力可控在600Pa-1000Pa之间。该发明专利申请还公开了一种地面模拟试验方法。该发明专利申请可以实现火星温度、压力的地面等效模拟。

由于现有火星环境模拟装置不能实现火星中低纬度温度的模拟和精确的湿度控制，而模拟火星样品的热动力学实验、火星生命研究、火星探测有效载荷定标实验等火星相关研究均需要模拟火星表面真实温度、火星表面紫外辐射环境和严格的湿度控制。此外，火星表面可能存在放电现象，该现象可能会影响就位探测数据的质量、火星车电子设备和火星表面矿物的演化等。因此，需要一种火星环境模拟实验装置，能够对火星表面气氛、压力、湿度、温度、紫外辐射和电场等环境条件进行模拟和调控，对火星特定矿物/盐类与水的相互作用、火星生命痕迹探索、火星探测载荷定标等研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷和不足，提供了一种火星环境模拟实验装置及实验方法，用于模拟火星表面气氛、压力、温度、湿度、紫外辐射、电场等环境条件。

为了达到上述目的，本发明提供了一种火星环境模拟实验装置，包括：

真空舱体，用于提供真空环境；

与所述真空舱体连接的真空控制单元，用于使真空舱体内形成真空环境；

湿度控制单元，包括温控加热器、放置于所述温控加热器上的密闭容器以及与所述密闭容器连通的气体配置件，所述密闭容器内盛放有去离子水，所述气体配置件与所述真空舱体连通；