[发明专利]用于月球样品的地面存储系统

说明书

技术领域

本发明属于空间样品存储保护技术领域，具体涉及一种用于月球样品的地面存储系统。

背景技术

目前，我国的探月工程将从月球表面采集一些样品返回地球，采集的月球样品包括月球土壤和岩石，这些样品在月球上被采集前，它们在月球表面或者近表面的真空环境中存在了数百万到数十亿年。这些样品返回地球后，将面临地球环境的污染，这些污染主要来源于两个方面。

首先，空气中的灰尘污染物是月球样品的主要污染源，每立方英尺的普通房间的空气中通常包含100,000个各种粒子，空气中较粗的颗粒可以被有效的过滤和消除，但是细颗粒在空气中很难被消除。月球和地球含有相同的化学元素，只是各元素的比例不同。有一些地球上很常见的元素在月球上却非常稀少，因此一个微小颗粒物会对月球样品中元素的测量值带来较大的影响，会对样品的研究带来错误的引导，并产生错误的结论。其次，如果这些月球样品暴露在地球潮湿的空气中，它们将与水和氧发生反应，样品中铁元素将和空气中的氧反应并生锈，样品中矿物质和玻璃将和空气中的水反应形成粘土。

通常采用高纯氮气隔离保护的方式，防止月球样品被空气中的颗粒物以及水、氧污染。月球样品取回后，可以暂时存放在一个转移箱内，转移箱内通入高纯氮气，可以在一定时间内保护样品。但是，转移箱不具备长期提供高纯氮气的能力，所以需要设计一种用于长期存储月球样品并提供保护的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于月球样品的地面存储系统。本发明实现了月球样品在地面的充氮密封保存，避免了月球样品被地球大气中颗粒物以及水、氧污染，解决了月球样品长期存储的难题。

本发明采用了如下的技术方案：

本发明的用于月球样品的地面存储系统，包括高纯氮气供给系统、转移存放系统、净化系统和测控系统，其中，

所述高纯氮气供给系统用于为整个月球样品地面存储系统的运行提供高纯氮气，氮气供给系统有两路供气管道，其中一路为存放区供气，另一路为转移区供气；

所述转移存放系统包括转移区和存放区，转移区为箱形的长方体薄壁结构结构，用于将月球样品转移箱从大气环境转移至存放区；存放区为圆柱体薄壁结构，用于月球样品的安置、存储，其内部为无水、氧、颗粒物的环境；存放区连接在转移区一侧，通过可开启的门隔开，转移区及存放区均采用不锈钢材料加工；

所述净化系统包括颗粒滤除单元、氧滤除单元、水滤除单元，分别与转移区和存放区进行连接，颗粒滤除单元用于滤除转移存放系统内的颗粒物；氧滤除单元用于滤除转移存放系统内的氧分子；水滤除单元用于滤除转移存放系统内的水分子；

所述测控系统包括压力监测单元、氧浓度监测单元、水浓度监测单元、颗粒物监测单元、控制接口单元和人机接口单元，其中，压力监测单元、氧浓度监测单元和水浓度检测单元分别对应监测转移存放系统内转移区和存放区的压力、氧浓度和颗粒物数量，控制接口单元用于将测控系统的控制指令发送至高纯氮气供给系统以及净化系统，并接收压力监测单元、氧浓度监测单元、水浓度监测单元、颗粒物监测单元所发送的设备状态信息、系统运行信息以及过程信息，人机接口单元用于测控系统用户指令的输入，以及显示系统运行信息和设备状态信息的显示。

进一步地，颗粒滤除单元选用H14级的HEPA高效微粒空气过滤器。

进一步地，氧滤除单元选用铜触媒。

进一步地，水滤除单元选用4A型分子筛。

进一步地，所述测控系统选用基于PLC的分布式控制结构。

进一步地，压力监测单元选用布莱恩压力传感器。

本发明与现有的月球样品存储系统美国的NASA月球实验室相比，能够到达更高的水氧指标，水氧浓度均优于0.1PPM,高于NASA月球实验室类似设备20PPM的指标，较高的水氧指标能够确保月球样品存储更长的时间而不被氧化。

附图说明

图1为本发明的月球样品的地面存储系统组成结构示意图；

图2为本发明的系统中转移存放系统的组成结构示意图；

图3为本发明的系统中净化系统的组成结构示意图；

图4为本发明的系统中测控系统的组成结构示意图。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。