[发明专利]一种模拟复杂火星地形地貌的试验环境

说明书

本发明公开了一种模拟复杂火星地形地貌的试验环境，包括七种地形，分别为：粗沙区、松散岩石区、尖角岩石区、圆角岩石区、石板区、中沙区、细沙区，其中，粗沙区用以模拟火星表面平坦平原环境；中沙区用以模拟火星表面峡谷平原环境；细沙区用以模拟火星表面沙丘环境；松散岩石区用以模拟火星表面同时带有尖角以及圆角岩石的沙地环境；尖角岩石区用以模拟火星表面带有不规则岩石的沙地环境；圆角岩石区用以模拟火星表面规则岩石的沙地环境；石板区用以模拟火星表面岩基环境。该试验环境实现了对火星壤环境以及地形地貌的模拟，满足了测试过程中所需的全部试验条件及对火星壤以及火星表面地形地貌的综合需求。

技术领域

本发明涉及深空探测中地面试验领域，更具体的说，涉及一种模拟复杂火星地形地貌的试验环境。

背景技术

由于风的存在，火星的地形地貌较月面复杂多变，曾经导致勇气号火星车陷入沙丘停止工作，好奇号车轮被石块划破影响移动等。因此，美国NASA为了更好对好奇号火星车进行路径规划和导航，将火星地形分为5种：沙地(Sand)、松散岩石地(Loose Rock)、岩基地面(Bedrock)、尖角石块地面(Angular Embedded Rock)和圆角石块地面(Round EmbeddedRock)。但在2017年，NASA和华盛顿大学的科研人员，在以上5种地形基础上，将好奇号通过的路面进行了更为详细的分类，可分为9类。

随着我国火星探测任务不断向前推进，为了保障火星车在火星表面顺利开展巡视探测，需要在地面构建模拟火星地形地貌试验环境，以便对火星车各项移动功能进行试验、测试、分析和地面伴飞等。国内现有试验环境，地形地貌较为单一，并不能完全反映出火星车巡视探测时所面临的各种复杂火星地表环境。

因此，需要设计一种模拟复杂火星地形地貌的试验环境来解决以上问题。

发明内容

为解决现有火星试验环境地形地貌单一的问题，根据最新火星地形地貌分类、石块大小及数量、火壤力学参数，本发明提出了一种模拟复杂火星地形地貌的试验环境，该试验环境实现了对火星壤环境以及地形地貌的模拟，满足了测试过程中所需的全部试验条件及对火星壤以及火星表面地形地貌的综合需求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种模拟复杂火星地形地貌的试验环境，包括七种地形，分别为：粗沙区、松散岩石区、尖角岩石区、圆角岩石区、石板区、中沙区、细沙区；其中，粗沙区用以模拟火星表面平坦平原环境；中沙区用以模拟火星表面峡谷平原环境；细沙区用以模拟火星表面沙丘环境；松散岩石区用以模拟火星表面同时带有尖角以及圆角岩石的沙地环境；尖角岩石区用以模拟火星表面带有不规则岩石的沙地环境；圆角岩石区用以模拟火星表面规则岩石的沙地环境；石板区用以模拟火星表面岩基环境。

优选的，七种地形中，粗沙区占比为34.71％，松散岩石区占比为17.87％，尖角岩石区占比为4.81％，圆角岩石区占比为5.15％，石板区占比为14.09％，中沙区占比为14.78％，细沙区占比为8.59％。

优选的，粗沙区、中沙区以及细沙区分别布置中值粒径为700μm、200μm、40μm的模拟火壤，用以模拟火星表面不同粒径土壤环境，测试火星车在不同粒径火星壤上的松软地面通过能力。

优选的，松散岩石区是将尖角石块和圆角石块随机布置在中值粒径为200μm的模拟火壤上，用以测试分析火星车的越障能力和几何通过性。

优选的，尖角岩石区和圆角岩石区的布置方式均为下层铺设粗粒径模拟火壤，然后铺设火山石板，上层随机分布对应的尖角石块或圆角石块，用以测试分析火星车车轮的耐久性。

优选的，粗粒径模拟火壤为700μm火星壤。

优选的，尖角石块为不规则长白山玄武岩，圆角石块为松花江鹅卵石。

优选的，石板区下层铺设密实火星壤，上层铺设天然火山石板，用以测试火星车在硬地面上的机动性能。