[发明专利]一种钻取用低重力模拟月壤

说明书

一种钻取用低重力模拟月壤，首先根据实际月壤的化学成分及岩石组份，选择作为模拟月壤制备用原材料的岩石，作为制备原材料，将原材料进行烘干去湿后粉碎，筛分得到颗粒大小不同的粉碎样，选取添加原料，筛分得到颗粒大小不同的添加原料，然后根据所需模拟月壤的颗粒大小选择粉碎样、添加原料，配置粉碎样、添加原料得到样本，并得到粉碎样密度及添加原料密度，最后根据钻取用低重力，计算粉碎样、添加原料各组分的的质量比，对粉碎样、添加原料进行混合，模拟月壤。

技术领域

本发明涉及深空探测领域，特别是一种钻取用低重力模拟月壤。

背景技术

月球、火星等地外天体环境取样任务中，重力环境小于1g。因与地球环境的差异性，地面验证试验中往往需要补偿重力环境差异对取样任务造成的影响。目前低重力补偿方法一般包括重物悬挂、气球吊挂、气浮平台、深井掉落法及飞机飞抛物线法等。由于月壤的离散特性，重物悬挂、气球吊挂、气浮平台等方法均无法采用；而深井掉落法及飞机飞抛物线法允许的工作时间太短，无法适应长时间工作的需求。地外天体钻取功能一般采用螺旋钻具实施，低重力模拟月壤需要保证螺旋钻取低重力影响特性等效。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种钻取用低重力模拟月壤，解决地面验证空间低重力环境对钻取效果影响的问题，可以有效支撑空间采样探测地面验证，具有重要工程意义。

本发明的技术解决方案是：一种钻取用低重力模拟月壤，包括如下步骤：

(1)根据实际月壤的化学成分及岩石组份，选择作为模拟月壤制备用原材料的岩石，作为制备原材料：

(2)将原材料进行烘干去湿后粉碎，筛分得到颗粒大小不同的粉碎样；

(3)选取添加原料，筛分得到颗粒大小不同的添加原料；

(4)根据所需模拟月壤的颗粒大小选择粉碎样、添加原料，配置粉碎样、添加原料得到样本，选取1kg粉碎样、1kg添加原料各组分，并压实至相对密实度100％后，计算粉碎样密度M1、添加原料各组分的密度M2，M3，…，MN，其中，添加原料各组分的数量为N-1；

(5)根据钻取用低重力g/a，计算粉碎样、添加原料各组分的平均密度为M1/a时对应的的质量比，并根据所得到的质量比对粉碎样、添加原料进行混合，得到针对3mm以下模拟月壤；

(6)添加大颗粒直至满足级配要求，得到钻取用低重力模拟月壤。

所述的作为模拟月壤制备用原材料的岩石包括吉林省辉南县大椅子山乡火山喷发形成的火山渣及玄武岩、江苏省南京市六合县八百桥镇的塔山玄武岩。

所述的(2)得到的颗粒大小不同的粉碎样的颗粒大小包括3mm-1mm、1mm-0.1mm、0.1mm-0.08mm、08mm-0.05mm、0.05mm-0.025mm、0.025mm。

所述的步骤(3)选取的添加原料包括SiO2、FeO、TiO粉末。

所述的添加原料的颗粒大小包括3mm-1mm、1mm-0.1mm、0.1mm-0.08mm、0.08mm-0.05mm、0.05mm-0.025mm、0.025mm。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明通过利用不同粒径月壤颗粒在钻取动力学过程中所表现出来的不同特性，将含量占绝大部分的3mm以下月壤采用密度伸缩映射重力环境伸缩，含量很少但对钻取波动特性影响较大的3mm以上月壤颗粒采用物化特性等效的颗粒，达到即保证摩擦系数变化较小条件下实现平均钻取重力影响等效，又有效保留大颗粒惯性及硬度等特性导致的钻取力学波动特性影响，实现低重力模拟月壤的更高等效性。

附图说明

图1为本发明的制备流程图。

具体实施方式