[发明专利]月面巡视器地面行走试验系统

说明书

技术领域

本发明属于月面巡视器地面试验领域，具体涉及一种月面巡视器地面行走试验系统。

背景技术

随着我国探月工程的开展，月面巡视器的研制成为了整个探月计划的关键。巡视器本身是一个复杂的系统，为保证它在月面的正常行驶，必须在地面对其行走能力，如移动性能、路径规划及自主导航等功能加以综合验证，以考察巡视器的工作可靠性。为了充分考核巡视器的性能，服务地面验证试验，需要搭建月壤月貌模拟系统，光照环境模拟系统和月面重力模拟系统及地面试验配套设施。

到目前为至，在月面成功运行的巡视探测器主要有前苏联的Lunokhod和美国的LRV，成功的火星车由美国的Sojourner和Spirit(Opportunity)。这些巡视探测器在地面进行了大量的试验。

前苏联在上世纪登月期间，建设环形土壤通道模拟试验场(长70m、宽4m)，主要包括环形坑等；还建设有综合形貌模拟试验场(长50m，宽50m)，包括环形坑、沟壑和岩石等，进行的试验内容包括：月球车的遥操作、自主行走、导航、避障性能考核试验。

早在1965年，美国为Apollo计划在休斯顿约翰逊空间中心建立了一个空间环境模拟室(SESL)，以提供Apollo时期所有载人航天器和LRV的地面试验。LOCKHEED导弹和空间公司(LMSC)建立了一个高大的人造仓，来模拟月球庇护所和月球太空舱外环境，其中的测试床允许确定相互作用效应，包括重力的减少、合适的阻碍物、与高度有关的压力的减少，综合1/6的重力、合适的障碍物、真空条件等，进行月面巡视探测器所面临的环境的模拟试验，从而降低月球探测任务中操作控制的风险。

除了美国、前苏联为其月球车的行走、导航、避障性能考核做了大量的地面试验外，日本也为考察月球车的远程操纵、自主行走和机动性，建立有综合试验场，包括月球车试验台，室内设备，仿真系统，沙盘模型。月球车试验台包括远程操纵试验台和自主巡航试验台。室内设备是为月球车试验台服务的系统。室外的沙盘模型占地80m×80m，包括了陨石坑，山丘和峡谷等月表地貌。

在模拟月壤和低重力环境模拟领域的研究上，国内已经有了部分研究成果。国内多家机构开展了大量的研究，研制出了多种模拟月壤，用于开展科学研究、土槽试验以及试验场的研究；国内低重力环境的模拟关注较多的是天线及太阳翼等的航天器外伸部件的二维零重力展开试验，国内的天线主要研制单位504所在研究10m口径的环形桁架式天线时也对展开试验机构进行了研究和应用，该展开试验系统专门针对环形桁架式天线的展开试验，采用悬挂式重力补偿方法，实际应用效果良好；对于像月面巡视探测器这样没有固定运动路径的三维立体运动试验件，其1/6g重力的模拟仍是环境试验部门待解决的难点。

在月面巡视探测器原理样机阶段，已经对月表的形貌模拟开展了初步的预先研究工作，研制加工了模拟月壤，已经建设有初步的月面巡视探测器室内试验场(试验区占地约525m2)。现有的试验场地为仓库临时改建，除了基本的试验室配套设施差距很大外，整个试验区面积也不充分；因为本身仓库的结构限制无法顶部承重，所以模拟月面无阴影光照环境效果不好；尤其是1/6g的重力模拟装置无法实现。目前对巡视器的研究主要集中在对月面巡视探测器的研制，对相关的地面试验研究很少，而在月面巡视探测器的关键技术中还有许多工作需要通过地面试验来验证和研究。因此，需要综合考虑月面巡视器地面行走试验中多种试验类型及工况，研制一种适用于巡视器地面行走试验的月面巡视器地面行走试验系统非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向月面巡视器地面的行走试验系统，实现对月球表面的月壤环境，地形地貌，光照环境和低重力环境的模拟，综合验证月面巡视探测器在一定范围内的移动性能和自主的导航、路径规划能力，同时也可以进行对探测器的遥操作试验。

本发明的目的通过以下技术方案加以实现。

一种月面巡视器地面的行走试验系统，包括月球表面的月壤月貌模拟子系统、月面重力模拟分系统以及光照模拟分系统及配套试验设施，其中，月壤月貌模拟分系统用来对月表、月海/月陆区域的月壤环境进行模拟；月面重力模拟系统在地面精确复现月球重力环境中巡视器的轮地受力情况，满足巡视器地面行走试验的需求；光照模拟系统模拟着陆区域的月表光照环境；

其中，配套试验设施主要包括场地监控设备、调度电话、水、电的条件保障设施。