小天體采樣探測(cè)是探索宇宙奧秘及尋找地外稀有資源等的重要手段,已成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)深空探測(cè)任務(wù)的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。文章在總結(jié)近40年小天體采樣探測(cè)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有小天體采樣探測(cè)技術(shù)的種類、特點(diǎn)和適用性,分析微重力環(huán)境下針對(duì)接觸即走短期著陸采樣方式研制的射彈濺射及氣動(dòng)等采樣探測(cè)技術(shù);提出未來(lái)小天體采樣探測(cè)技術(shù)可能的發(fā)展趨勢(shì),例如針對(duì)長(zhǎng)期著陸采樣返回探測(cè)的表面錨固技術(shù)及復(fù)合高可靠的采樣探測(cè)技術(shù)將成為研究重點(diǎn)。上述分析成果對(duì)我國(guó)深入開展小天體采樣返回任務(wù),把握關(guān)鍵技術(shù),具有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。

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圖1不同探測(cè)方式統(tǒng)計(jì)

與其他地外天體探測(cè)相比,小天體探測(cè)起步較晚。20世紀(jì)80年代,哈雷彗星的到來(lái)使得各主要航天國(guó)家開始關(guān)注小天體探測(cè)。經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展,小天體探測(cè)已實(shí)現(xiàn)飛越、環(huán)繞、撞擊、著陸及采樣返回多種探測(cè)方式,探測(cè)程度和目標(biāo)進(jìn)一步加深[5]。截至目前,全球共直接或間接實(shí)施了22次小天體探測(cè)活動(dòng)....

圖2小天體采樣探測(cè)任務(wù)

在22次探測(cè)活動(dòng)中,5次為采樣探測(cè)任務(wù)。其中:“羅塞塔-菲萊”(Rosetta-Philae)探測(cè)器為著陸就位采樣探測(cè)任務(wù),并未返回;“星塵”(Stardust)、“隼鳥”(Hayabusa)、隼鳥-2(Hayabusa-2)及“源光譜釋義資源安全風(fēng)化層辨認(rèn)探測(cè)器”(OSIRIS....

圖3采樣探測(cè)技術(shù)特點(diǎn)

小天體特性較為復(fù)雜,具有微弱引力、形狀不規(guī)則、環(huán)境因素和表面構(gòu)造及其成分特性不確定等特點(diǎn)。因此,實(shí)現(xiàn)小天體采樣探測(cè),除滿足采樣收集過(guò)程不能改變物質(zhì)組成(分子、元素或同位素)、物理性質(zhì)、礦物及其相的比例和粒度分布等約束,還必須使采樣探測(cè)技術(shù)滿足低反作用力、環(huán)境適應(yīng)性及不同表面適應(yīng)性....

圖4快速撞擊采樣返回技術(shù)采樣過(guò)程

吸附捕獲技術(shù)具有簡(jiǎn)單易行、活動(dòng)部件較少且耗能少等優(yōu)點(diǎn),尤其飛越吸附捕獲技術(shù)因不考慮著陸、起飛等因素,相對(duì)更為簡(jiǎn)單,耗能更少。該采樣技術(shù)主要適用于太空飄浮的塵埃及小天體表層碎屑等微小顆粒,采樣所需作用力很小,采樣量取決于顆粒的多少,可控性較低。為了增加太空顆粒的數(shù)量,進(jìn)而提高采樣量....

本文編號(hào)：3916503