[实用新型]一种小行星钻取采样装置

说明书

本实用新型公开了一种小行星钻取采样装置，包括壳体和安装于壳体内的进给机构、旋转机构、取芯切断机构和样品转移机构，所述进给机构驱动旋转机构和取芯切断机构沿行星土壤的深度方向滑动；所述旋转机构对行星土壤进行旋转钻孔；所述取芯切断机构将旋转机构钻取的行星土壤从钻孔内切断，所述样品转移机构将旋转机构钻取的行星土壤进行承接和保存；所述样品转移机构包括转动电机、位置传感器、转盘、容器和复位片，所述容器设为多个，且设于转盘的表面上；所述转盘与转动电机的转轴连接，所述位置传感器检测转盘的转动角度，所述复位片设于容器上表面的开口上。本实用新型具有适用面广，可小作用力钻取的有益效果。

技术领域

本实用新型属于空间资源探测技术领域，尤其是指一种小行星钻取采样装置。

背景技术

深空钻取采样是人类对空间资源开发和利用、空间科学与技术创新的重要途径，可极大地丰富人类对地球空间环境的了解和太阳系的演变。探索地外小行星中生命和水的存在的证据，对建立恒久的星际生存基地或中转站，为星际移民做准备有重要意义。此外，如果可以开采地外其它行星的矿产资源，可以有效解决人类的能源问题。深空钻取采样有助于揭示地质历史并进行合理的评估人类的宜居性，对小行星的岩石理化特征进行分析，以及寻找有机材料和生命迹象。此外，深空探测是人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。开展小行星探测是研究太阳系形成与演化、搜集地球安全防御信息、寻找稀有资源的必然条件。现代科学理论表明，地球上的水和生命可能起源于小行星。

在小行星上钻取采样时，需要克服小行星上复杂的环境：低重力、大温差、高辐射、高真空等。面对这样的情况，要求小行星探测取样器能够很好地适应小行星表面环境，且能在行星表面钻探，获取一定深度的岩石或土壤，并分析其组成成分。为保证探测工作的正常进行，要求设计的钻取机构具有安全可靠，轻量级，适用范围广的特点。探测器将对小行星进行原位采样，转移样本，并测量样本的体积。之后进行一系列的操作，如密封、加热，最后将加热产生的气体送入色谱和质谱仪进行进一步的实验分析。从加热产生的气体组成中，可以推断出小行星表面组成成分的种类和含量，为今后的科学研究提供科学依据。行星式采样器的设计形式多种多样，可以应用于深层、浅层、硬岩、软土等多种情况。然而，在钻具的内部设计岩心的切断机构一直是钻取机构中的重点和难点。其中最为常见的有花瓣式刀片断心结构、两叶刀片断心结构和偏心内管和偏心外管组合式断心结构。但它们用范围不够广泛，难以满足太空中苛刻环境条件的作业要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种小行星钻取采样装置，具有适用面广，可小作用力钻取的优点。

本实用新型的目的可采用以下技术方案来达到：

一种小行星钻取采样装置，包括壳体和安装于壳体内的进给机构、旋转机构、取芯切断机构和样品转移机构，所述进给机构驱动旋转机构和取芯切断机构沿行星土壤的深度方向滑动；所述旋转机构对行星土壤进行旋转钻孔；所述取芯切断机构将旋转机构钻取的行星土壤从钻孔内切断，所述样品转移机构将旋转机构钻取的行星土壤进行承接和保存；所述样品转移机构包括转动电机、位置传感器、转盘、容器和复位片，所述容器设为多个，且设于转盘的表面上；所述转盘与转动电机的转轴连接，所述位置传感器检测转盘的转动角度，所述复位片设于容器上表面的开口上。

作为一种优选的方案，所述进给机构包括进给电机、丝杆、螺母、滑杆和力传感器，所述丝杆与进给电机的转轴连接，所述螺母与丝杆传动连接，所述螺母通过力传感器与旋转机构和取芯切断机构连接；所述旋转机构和取芯切断机构连接可滑动安装于滑杆上；在进给电机驱动丝杆旋转时，所述螺母通过力传感器驱动旋转机构和取芯切断机构连接沿着滑杆的轴线方向滑动。

作为一种优选的方案，所述旋转机构包括旋转电机，与旋转电机的转轴连接的主动轮，与主动轮啮合的从动轮，用于对行星土壤进行旋转钻孔且与所述从动轮连接的钻杆。