[发明专利]一种具有保序和封装功能的月球浅层采样工具

说明书

本发明涉及一种具有保序和封装功能的月球浅层采样工具，包括切入刀头、底部连接头、底部封装片、封装内管和封装外管，所述封装内管滑动套设在所述封装外管内，所述封装内管内安装有压实柱塞，所述压实柱塞通过弹簧连接在封装内管顶部的顶部连接头上；所述底部封装片安装在所述底部连接头一端，所述切入刀头安装在所述底部连接头另一端；所述底部连接头一端安装在所述封装外管底部；采样前，所述封装内管部分位于底部连接头内并将所述底部封装片撑开，采样后，所述封装内管沿封装外管滑动移出底部连接头使底部封装片闭合。本发明将具有保序和封装功能的组件集成在采样工具头部位置，可以有效保证月壤浅层取样时，所采集的月壤层理信息。

技术领域

本发明涉及月球探测浅层采样相关技术领域，具体涉及一种具有保序和封装功能的月球浅层采样工具。

背景技术

月球探测最重要、最有特色的任务之一是在月表选择性地采集各种类型、具有重大科学价值的月球样品。月球探测采集月球样品可追溯到阿波罗时代，阿波罗登月计划的重大成果即体现在采集回的月球样品，以及全世界围绕这些样品、经过长达半个世纪的研究所取得的大量新发现。6次阿波罗月球探测活动总计采回了381.7 Kg月球样品，其中颗粒小于1cm的样品约24 Kg，这些样品大多数在约翰逊太空中心进行初步粒度分选，其中1cm以上的部分仅有1.3 Kg。此外，苏联的Luna探月任务返回了301g月球样品。我国目前还未开展过任何地外采样返回任务，预计今年发射的嫦娥5号将首次开展月球采样返回任务，拟采集月壤、石块和月壤剖面样品共计约2 kg。前人的相关工作勾勒出了月球表面的基本状况，但也对月球探测的样品收集工作提出了更高的挑战。

Apollo月球探测任务中，采用的表层土壤的采样方式主要为钳式的拾取、耙扫式扫取和铲斗式的铲取。

挖/铲取式自动钻探设备通常是由类似铲形的采样机构以挖掘的方式获取样品，该类机构在NASA火星探测任务中的海盗号(Viking)着陆器、凤凰号(Phoenix)Y壤剖面探测器和火星极区着陆器上都得到了应用。

1975年发射的海盗号火星着陆器，采用机械臂末端安装挖取式自动采样机构进行采样。采样机构主要由铲体、盖子、螺线管振荡器、筛网、反向铲、驱动电机等部分组成，如图一所示。采样机构前端是带有盖子的铲形容器，内置驱动电机可驱动铲体绕轴向180°旋转。铲体顶端装有螺线管振荡器和孔径2mm的金属筛网，用来筛选采集的样品。铲体底部装有反向铲。在机械臂向后拖动时，反向铲可以将坚实的火星土壤翻松,以便铲体能以较小的铲入力完成采样。

现有采样方法获取的样品无法保留其层理特性，因此所采样品信息量有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的月球浅层采样方法所获取的样品无法保留其层理特性，为了解决上述问题，本发明提供一种具有保序和封装功能的月球浅层采样工具。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有保序和封装功能的月球浅层采样工具，包括切入刀头、底部连接头、底部封装片、封装内管和封装外管，所述封装内管滑动套设在所述封装外管内，所述封装内管内安装有压实柱塞，所述压实柱塞通过弹簧连接在封装内管顶部的顶部连接头上；所述底部封装片安装在所述底部连接头一端，所述切入刀头安装在所述底部连接头另一端；所述底部连接头一端安装在所述封装外管底部；采样前，所述封装内管部分位于底部连接头内并将所述底部封装片撑开，采样后，所述封装内管沿封装外管滑动移出底部连接头使底部封装片闭合。

本发明的有益效果是：本发明将具有保序和封装功能的组件集成在采样工具头部位置，可以有效保证月壤浅层取样时，所采集的月壤层理信息。通过自身弹力和封装内管共同驱动的底部封装片，其打开时封装内管可以从底部封装片中间空间穿过，保证所采集月壤能够进入封装内管中，在封装内管提取过程中，底部封装片失去封装内管的约束作用，在其自身弹力的作用下闭合一定角度，然后通过封装内管向下运动，在封装内管作用下将其完全闭合，保证整个工具在提取过程中样品不会丢失；封装内管上部弹簧驱动的活塞结构，可以有效压实所取样品，保证样品取出时层理信息不被破坏。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。