[发明专利]一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统

说明书

本发明提出一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统，该真空系统的粗抽系统负责完成容器粗抽，建立最初的基本真空环境；高真空机组的低温泵主抽系统用于试验压力的建立和维持；分子泵辅抽系统用于低温泵辅助抽气，还作为设备的检漏系统；复压系统用于将真空容器内的真空环境恢复到大气环境，真空阀门系统包括若干阀门用于导通和切断气路，管道系统包括排气管道、水路系统和气路系统。解决了如何设计一套适用于大布尘条件下的防粉尘颗粒飞溅与污染的真空系统的技术问题，本发明为月表综合环境模拟器开展真空、低温、电子辐照、紫外辐照、X射线辐照、微米/亚微米级带电粉尘等月表多因素综合环境效应试验提供真空环境。

技术领域

本发明涉及一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统，属于空间环境模拟技术领域。

背景技术

月球表面没有大气，处于一个高真空状态，而且月球表层有松软的月壤和微纳米尺度的带电月尘，我们在地面模拟月球表面综合环境时，既要模拟月球表面的月壤和月尘环境，也要模拟真空环境，综合形成一个月表多因素环境模拟器。月球环境模拟装置的重点在于需要设计一套可用于大布尘环境(30kg月尘或者500kg月壤)的真空系统，其作用是在月球环境模拟器的真空容器内产生真空环境，而且不破坏容器内月壤和月尘等其他环境因素的模拟。带月壤或月尘的环境模拟器属于布尘环境，当月尘或月壤质量达到千克量级时，即为大布尘环境。大布尘环境下的真空系统设计与实施难点在于如何有效防止抽真空过程中，月壤或月尘颗粒堆积物内部气体快速外泄形成气流，气流带动月壤颗粒或者月尘颗粒飞溅，导致飞溅的月壤或者月尘颗粒污染真空泵组或者真空容器内的其他设备，如热沉、仪器等。针对月球微纳月尘极端环境，急需设计一套适用于大布尘条件下的防粉尘颗粒飞溅与污染的真空系统。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中提到的如何设计一套适用于大布尘条件下的防粉尘颗粒飞溅与污染的真空系统的技术问题，提出一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统。

本发明提出一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统，包括粗抽系统、高真空机组、压力测量系统、复压系统、真空阀门系统和管道系统，

所述粗抽系统包括无油罗茨泵组和螺杆干泵，所述粗抽系统的粗抽管道与月尘舱连接，所述粗抽系统负责完成容器粗抽，建立最初的基本真空环境；

所述高真空机组包括低温泵主抽系统和分子泵辅抽系统，所述低温泵主抽系统用于试验压力的建立和维持；所述分子泵辅抽系统用于低温泵辅助抽气，还作为设备的检漏系统；

所述复压系统用于将真空容器内的真空环境恢复到大气环境，所述真空阀门系统包括若干阀门用于导通和切断气路，所述管道系统包括排气管道、水路系统和气路系统。

优选地，所述粗抽系统能够在10h内将月尘舱容器内的气压抽至≤10Pa。

优选地，所述粗抽系统安装有智能开度调节阀，进行抽速控制分阶段调整扬尘压力变化率。

优选地，所述粗抽系统接口放置在月尘舱舱体顶部，远离粉尘布置区域。

优选地，所述粗抽系统在粗抽管道上设置有真空过滤设备。

优选地，所述低温泵主抽系统、分子泵辅抽系统和粗抽系统与月尘舱之间通过高真空气动闸板阀连接，粗抽系统和复压系统用于调节气流的阀门采用智能开度调节蝶阀，复压系统采用质量流量控制器、气动/手动截止阀，粗抽系统采用气动蝶阀。

优选地，所述排气管道包括粗抽管道、分子泵前级管道和低温泵再生管道，所述粗抽管道、分子泵前级管道和低温泵再生管道分别与月尘舱连接。

优选地，所述气路系统包括氮气系统和压缩空气系统，所述氮气系统用于对复压系统提供氮气供应，所述压缩空气系统用于对真空系统所有气动阀门提供开闭动力和干泵吹扫。

本发明所述的用于模拟月球大布尘环境的真空系统的有益效果为：