[发明专利]一种多功能空间高速尘埃特性探测器

说明书

本申请涉及空间环境探测技术领域，具体而言，涉及一种多功能空间高速尘埃特性探测器，包括箱体、电荷感应栅网、飞行时间质谱计、显微相机、尘埃收集装置以及尘埃撞击靶，其中：箱体内部一侧从上到下依次设置有电荷感应栅网、飞行时间质谱计以及尘埃撞击靶；显微相机和尘埃收集装置设置在箱体的另一侧，显微相机设置在尘埃收集装置的上方。本发明实现了行星际高速尘埃电荷、速度、粒径和成分的原位综合探测，系统集成度高、功能全面、探测精度高，测量参数多，能够获取行星际尘埃的多个重要特性以及全面的探测数据。

技术领域

本申请涉及空间环境探测技术领域，具体而言，涉及一种多功能空间高速尘埃特性探测器。

背景技术

未来我国将开展一系列深空探测任务，这些任务将涉及太阳系内行星际尘埃特性的探测，行星际尘埃的速度一般在1km/s～70km/s范围内，属于高速尘埃，该类尘埃携带电荷并且粒径大多为微米级，对尘埃特性的综合探测与研究，利用传感器获得原位测量数据，可以回答一系列重大科学问题，例如太阳系的形成和演化、地球水的来源等，同时可以获得空间尘埃对深空探测器的影响数据，解决任务实施中的工程问题，因此开展行星际尘埃特性的探测不仅具有重要的科学意义，而且具有重大的工程意义。

目前，国际上已经开展了一系列行星际尘埃探测任务，获得了大量的行星际尘埃探测数据，并且行星际尘埃探测技术也逐步更新升级，而我国还未开展针对行星际尘埃的探测任务，在我国已经实施的月面尘埃探测任务中，嫦娥三号和嫦娥五号着陆器上都配备了石英晶体微量天平，对月面月尘的累积量进行了测量，但测量参数单一，不能完全获取尘埃的多个重要特性。

行星际尘埃和彗星尘埃或者月面悬浮尘埃相比，彗星尘埃或月面悬浮尘埃的速度一般为几米每秒到几十米每秒，属于低速尘埃，相对来说行星际尘埃的速度较大，因此，对行星际尘埃特性的探测需要采用不同原理的传感器，针对行星际尘埃特性的原位探测需求，如何采用合理的传感器配置并对行星际尘埃进行多个重要参数的综合测量，是未来空间尘埃探测任务中亟需解决的问题。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种多功能空间高速尘埃特性探测器，采用电荷感应栅网、飞行时间质谱分析技术和微米级颗粒成像技术相结合的方式对行星际高速尘埃特性进行原位综合探测，具有系统集成度高、功能全面、探测精度高的优点。

为了实现上述目的，本申请提供了一种多功能空间高速尘埃特性探测器，包括箱体、电荷感应栅网、飞行时间质谱计、显微相机、尘埃收集装置以及尘埃撞击靶，其中：箱体内部一侧从上到下依次设置有电荷感应栅网、飞行时间质谱计以及尘埃撞击靶；显微相机和尘埃收集装置设置在箱体的另一侧，显微相机设置在尘埃收集装置的上方。

进一步的，电荷感应栅网包括两层屏蔽栅网和一层感应栅网。

进一步的，尘埃收集装置包括尘埃沉积板、尘埃沉积气凝胶和伸缩机构，尘埃沉积气凝胶覆盖在尘埃沉积板上，伸缩机构固定在箱体的内壁上，尘埃沉积板通过伸缩机构进行伸长和收缩。

进一步的，尘埃撞击靶为球面结构。

进一步的，探测时，行星际尘埃首先会通过电荷感应栅网进入箱体，一部分行星际尘埃会与尘埃撞击靶进行撞击，撞击产生的尘埃等离子体会被飞行时间质谱计收集测量。

进一步的，另一部分行星际尘埃会沉积在尘埃沉积板上，并通过伸缩机构放置在显微相机下进行收集观测。

进一步的，箱体的下方设置有控制处理模块，控制处理模块分别与电荷感应栅网、飞行时间质谱计以及显微相机电连接。

本发明提供的一种多功能空间高速尘埃特性探测器，具有以下有益效果：