[发明专利]一种面向星球采样的动能侵彻穿透采样器

说明书

本发明涉及地球卫星或其他深空探测飞行器技术领域，特别涉及一种面向星球采样的动能侵彻穿透采样器。包括采样撞击段、弹体、样品弹射系统及遮挡端盖，其中弹体为中空结构，采样撞击段和遮挡端盖分别设置于弹体的前后端，样品弹射系统设置于弹体内，用于收集星球表面样品，通过采样撞击段撞击星球表面，依靠进入弹体内采样通道的样品流的压力使样品弹射系统突破遮挡端盖，被挤压出弹体，使其弹射到地面上。本发明的侵彻性能突出，燃料消耗少，降低了采样成本，适应未来深空星球采样的需求。

技术领域

本发明涉及地球卫星或其他深空探测飞行器技术领域，特别涉及一种面向星球采样的动能侵彻穿透采样器。

背景技术

阿波罗计划众所周知，它是第一个将人类送上另一颗星球的探索系列计划，提供了迄今为止数量最多的返回星球样本。从1969年夏天到1972年冬天，阿波罗号的宇航员们聚集在一起，返回超过了300公斤月球样本。当美国宇航局雇佣人类从月球上收集材料时，苏联的“月球”计划研制成功第一个自动化采集系统，但是数量要少得多。载人阿波罗任务每一次能够带回几十公斤的样品，但载人航天任务的成本要高得多，以低成本的方式获得可观的样本仍然是一个值得关注的重要问题。

阿波罗和月球计划都采用了软着陆技术，需要花费相当多的燃料才能安全抵达月球表面，一旦收集工作完成，还需要额外的推进剂才能返回。前期的试验验证会大幅增加任务的预算，而且要求任务完美的执行，以确保敏感仪器的生存。

穿透探测是一种高效的探测方式，以较少资源成本便可侵彻到天体内部，可完成多种探测任务，在深空探测领域具有广泛的应用前景。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种面向星球采样的动能侵彻穿透采样器，以收集坚固的星球地质材料样本，无需任何钻孔设备，从而减少总质量和推进剂预算。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种面向星球采样的动能侵彻穿透采样器，包括采样撞击段、弹体、样品弹射系统及遮挡端盖，其中弹体为中空结构，所述采样撞击段和遮挡端盖分别设置于所述弹体的前后端，所述样品弹射系统设置于所述弹体内，用于收集星球表面样品，通过所述采样撞击段撞击星球表面，依靠进入弹体内采样通道的样品流的压力使样品弹射系统突破遮挡端盖，被挤压出弹体，使其弹射到地面上。

所述样品弹射系统包括样品回收筒，所述样品回收筒一端为开口结构，可在弹体内轴向滑动。

所述样品弹射系统还包括弹簧和阻流托，其中弹簧套设于所述样品回收筒上、且一端与所述样品回收筒的尾端连接，所述弹簧的另一端与所述阻流托连接，所述阻流托可在所述样品回收筒上沿轴向滑动。

所述弹体包括弹体外罩、缓冲填充层及样品导流管，其中弹体外罩套设于样品导流管的外侧，所述弹体外罩和样品导流管之间设有缓冲填充层。

所述缓冲填充层采用铝基复合泡沫铝填充。

所述弹体外罩和样品导流管的材质采用碳纤维材料。

所述弹体的横截面为椭圆形结构。

所述采样撞击段包括采样头，所述采样头为中空的锥形结构，且横截面为椭圆形，所述采样头上设有至少一个与其内腔连通的样品进流孔。

所述采样头与所述弹体的前端螺纹连接，且在所述采样头与所述弹体之间设有调整环。

所述遮挡端盖与所述样品弹射系统相对应的部分为可被所述样品弹射系统突破的薄壁。