磁敏性模拟月壤研制及基本特性试验研究

发布时间：2020-04-11 13:30

【摘要】：进入21世纪以来,全球性“月球热”再次迅猛升温,世界各国纷纷开始部署月球探测及开发计划,月球基地建设、矿产资源开发已成为现阶段深空探测重要任务和必然趋势。系统研究月壤性质,特别是月表小重力场环境下月壤力学和工程特性是月球开发当务之急。受限于缺乏原位月壤,现阶段月壤力学行为研究主要基于模拟月壤进行。本文在团队前期提出的土工磁拟重力场试验方法基础上,聚焦原位月壤特殊颗粒形状等物理力学特性,研制了既能有效模拟原位月壤基本物理力学特性、又能配合土工磁拟重力场试验方法有效模拟月球小重力场环境的磁敏性模拟月壤。首先,本文简要介绍了土工磁拟重力场试验方法基本原理及试验系统,并详细给出了与本文紧密相关的对磁敏性模拟月壤磁化特性及磁重力特性的要求;同时,通过大量搜集整理国内外文献,对原位月壤基本物理力学特性进行了详细概述,主要包括月壤几何特性、密度、压缩特性、抗剪特性等,并确定了模拟月壤研制的目标参数和量化评价指标。其次,结合原位月壤形成过程提出了以“高温烧结”和“冲击破碎”为核心的磁敏性模拟月壤研制技术线路,分别对应原始月球基岩形成过程及陨石撞击等冲击破碎月岩形成月壤的地质过程。具体地:以火山灰和四氧化三铁粉末为原料,经过预压成型、高温烧结、碳酸氢铵造孔等工艺,烧制出磁敏性重塑火山石;以磁敏性重塑火山石为原料,经过冲击破碎、筛分、干燥、混合等工序制备磁敏性模拟月壤。着重讨论了碳酸氢铵含量、烧结温度、破碎方法对模拟月壤制备的影响,并给出了合理的制样参数范围。最后,系统测试了磁敏性模拟月壤的基本物理力学性质,并与原位月壤进行深入对比。具体地:基于土工磁拟重力场试验系统测试了磁敏性模拟月壤的磁化特性;基于土工试验规范测试了比重和最大、最小干密度;通过筛分法和激光粒度分析仪测试了粒度分布;通过显微照相技术和图形分析软件获得了颗粒粒形参数;通过三轴试验研究了抗剪性,获得了峰值和临界抗剪强度指标;通过固结试验研究了压缩性,获得了压缩指数。结果表明,所研制的磁敏性模拟月壤较好地模拟了原位月壤的特殊颗粒形态、高抗剪强度、弱内聚力等特殊物理力学特性,并可以结合土工磁拟重力场试验方法有效模拟月球小重力场环境。该论文有图55幅,表26个,参考文献112篇。
【图文】：

月球探测,月球探测器,高潮期

1 绪论1 绪论1 Introduction1.1 研究背景（Research Background）深空探测是指人类对月球及更远天体或空间环境开展的探测活动。月球凭借其得天独厚的空间位置优势，历来是人类天文活动的首选目标，被认为是人类进行深空探测的“前哨站”。月球探测的第一次热潮发生于 1958 年~1976 年。在此期间，美苏为了争夺空间霸权，开展了以月球探测为中心的空间竞赛。在不到二十年的时间里，人类从以前只能通过望远镜观察月球，，到发射月球探测卫星，再到实现载人和不载人登月取样，在月球探测领域取得了划时代的成就。

嫦娥,着陆器

硕士学位论文中国月球探测工程—嫦娥工程于 2004 年正式启动。嫦娥工程分为无人月球探测、载人登月和建立月球基地三个阶段，其中无人月球探测阶段分为三步走：（1）绕：环月探测，发射月球探测卫星绕月飞行，全球性、整体性与综合性探测月球；（2）落：落月探测，发射着陆器与巡视器（月球车），开展区域性精细的就位探测与巡视探测的联合探测；（3）回：月面采样返回，发射月面着陆器，铲取和钻孔取样，样品返回地球，开展地面系统性实验研究。目前已借助嫦娥一号、二号、三号探测器实现“绕”、“落”。2019 年 1 月 3 日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区，实现人类首次月球暗面着陆，月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测。预计于 2019 年底发射嫦娥五号完成月球采样返回任务，将带回约 2kg 原位月壤。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P184.5;V476.3

【参考文献】