超临界二氧化碳射流火星采样技术研究

发布时间：2024-10-04 19:41

　　 火星钻探取样是火星探测的重要任务环节,火星硬岩地层的有效钻进是目前火星探测取样面临的主要难题。文章在分析比较目前主要航天国家深空探测采样技术特点与局限的基础上,论述了火星大气丰富的二氧化碳资源转化利用的可行性,提出了超临界二氧化碳射流火星采样技术,分析了超临界二氧化碳射流火星硬岩辅助钻进的机理、优势、应用前景和关键科学问题,为火星探测装置的改进和火星采样技术的创新提供参考。

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【部分图文】：

图1CO2相态变化规律

SC-CO2是CO2在超过临界温度31.1℃和临界压力7.38MPa的条件下形成的一种特殊的超临界状态流体(见图1)。CO2进入超临界态后,显现出许多独特的物理和化学性质,具有液体的高密度,又具有气体的低黏度和高扩散系数,有良好的传质性能[21]。此外,SC-CO2的临界条件....

图2常规水致裂岩石示意图

SC-CO2流体密度大,流动性强,携岩效果优于空气和水,且多种工况下携带能力较好。沈忠厚等人[23]用数模实验对不同黏度、不同密度的SC-CO2流体在水平井段的携岩规律进行了模拟,计算结果表明:SC-CO2流体的携岩能力比水大幅提高,而且随密度和黏度的增加而增强。宋维强等人[34....

图3超临界二氧化碳射流致裂岩石示意图

图2常规水致裂岩石示意图2.2SC-CO2射流火星辅助破岩可行性及应用前景

图4超临界二氧化碳火星取样系统

以射流破岩与钻进采样技术研究基础为依托,本文提出了SC-CO2火星钻进取样方法。在火星原位制取SC-CO2基础上,利用SC-CO2射流辅助火星硬岩地层破碎,实现减阻降温,提高钻进取样效率。在装置设计上,火星取样系统主要由SC-CO2射流制取装置、岩石钻进装置、锚固稳定装置和样品筛....

本文编号：4007067