为获得月球永久阴影区冻土的剪切强度特性，分析了月球冻土的矿物成分、粒径分布、干密度、含水率、赋存温度等物理特性，提出了月球冻土的模拟物制备与参数检测方法。基于变角剪切试验（Variable-Angle Shear Test,VAST）方法，开展了斜长质和玄武质原料混配、干密度1.71 g/cm3（相对密实度100%）、含水率3.7～9.5 wt%、温度低于–180℃的模拟月球冻土剪切强度测试。试验结果表明：模拟月球冻土在低围压下的剪切破坏模式以剪断面上的脆性断裂为主，随围压升高，模拟月球冻土的脆性降低、延性增加，破坏模式转变为整体压剪破坏，表观剪切强度下降；按直线型莫尔–库伦准则对模拟月球冻土在低围压下的剪切强度参数计算，结果显示其内聚力随含水率增加而近似线性增加，内摩擦角基本不随含水率变化，取值在50°～53°。
为获得月球永久阴影区冻土的剪切强度特性，分析了月球冻土的矿物成分、粒径分布、干密度、含水率、赋存温度等物理特性，提出了月球冻土的模拟物制备与参数检测方法。基于变角剪切试验（Variable-Angle Shear Test,VAST）方法，开展了斜长质和玄武质原料混配、干密度1.71 g/cm3（相对密实度100%）、含水率3.7～9.5 wt%、温度低于–180℃的模拟月球冻土剪切强度测试。试验结果表明：模拟月球冻土在低围压下的剪切破坏模式以剪断面上的脆性断裂为主，随围压升高，模拟月球冻土的脆性降低、延性增加，破坏模式转变为整体压剪破坏，表观剪切强度下降；按直线型莫尔–库伦准则对模拟月球冻土在低围压下的剪切强度参数计算，结果显示其内聚力随含水率增加而近似线性增加，内摩擦角基本不随含水率变化，取值在50°～53°。
为获得月球永久阴影区冻土的剪切强度特性，分析了月球冻土的矿物成分、粒径分布、干密度、含水率、赋存温度等物理特性，提出了月球冻土的模拟物制备与参数检测方法。基于变角剪切试验（Variable-Angle Shear Test,VAST）方法，开展了斜长质和玄武质原料混配、干密度1.71 g/cm3（相对密实度100%）、含水率3.7～9.5 wt%、温度低于–180℃的模拟月球冻土剪切强度测试。试验结果表明：模拟月球冻土在低围压下的剪切破坏模式以剪断面上的脆性断裂为主，随围压升高，模拟月球冻土的脆性降低、延性增加，破坏模式转变为整体压剪破坏，表观剪切强度下降；按直线型莫尔–库伦准则对模拟月球冻土在低围压下的剪切强度参数计算，结果显示其内聚力随含水率增加而近似线性增加，内摩擦角基本不随含水率变化，取值在50°～53°。
我国探月工程四期拟在月球南极开展着陆探测，目标之一是对月球永久阴影坑内的含冰月壤冻土进行采样和原位分析。根据对月壤采样分析技术特点和永久阴影坑环境条件的分析和总结，认为采样方案需要具有月壤冻土高效钻进、重复使用多点采样和获取碎屑形态样品的能力，由此提出使用深槽螺旋钻以回转冲击钻进模式进行月壤冻土采样的方案。从提高钻进能力、保证采样能力2个方面对深槽螺旋钻结构和作业规程的关键参数进行识别、分析与设计。使用CUG-1A模拟月壤，对钻具的钻进能力和采样能力进行解耦性试验验证，在4.0%含水率高密实度模拟月壤冻土中，钻具可以在140 N钻压力条件下达到45.8 mm/min的平均钻进速度，获取7 g以上月壤样品。文章的研究结果验证了使用深槽螺旋钻进行月壤冻土钻取采样的可行性，可为我国未来开展月球极区含冰月壤采样探测提供可选方案。
我国探月工程四期拟在月球南极开展着陆探测，目标之一是对月球永久阴影坑内的含冰月壤冻土进行采样和原位分析。根据对月壤采样分析技术特点和永久阴影坑环境条件的分析和总结，认为采样方案需要具有月壤冻土高效钻进、重复使用多点采样和获取碎屑形态样品的能力，由此提出使用深槽螺旋钻以回转冲击钻进模式进行月壤冻土采样的方案。从提高钻进能力、保证采样能力2个方面对深槽螺旋钻结构和作业规程的关键参数进行识别、分析与设计。使用CUG-1A模拟月壤，对钻具的钻进能力和采样能力进行解耦性试验验证，在4.0%含水率高密实度模拟月壤冻土中，钻具可以在140 N钻压力条件下达到45.8 mm/min的平均钻进速度，获取7 g以上月壤样品。文章的研究结果验证了使用深槽螺旋钻进行月壤冻土钻取采样的可行性，可为我国未来开展月球极区含冰月壤采样探测提供可选方案。
我国探月工程四期拟在月球南极开展着陆探测，目标之一是对月球永久阴影坑内的含冰月壤冻土进行采样和原位分析。根据对月壤采样分析技术特点和永久阴影坑环境条件的分析和总结，认为采样方案需要具有月壤冻土高效钻进、重复使用多点采样和获取碎屑形态样品的能力，由此提出使用深槽螺旋钻以回转冲击钻进模式进行月壤冻土采样的方案。从提高钻进能力、保证采样能力2个方面对深槽螺旋钻结构和作业规程的关键参数进行识别、分析与设计。使用CUG-1A模拟月壤，对钻具的钻进能力和采样能力进行解耦性试验验证，在4.0%含水率高密实度模拟月壤冻土中，钻具可以在140 N钻压力条件下达到45.8 mm/min的平均钻进速度，获取7 g以上月壤样品。文章的研究结果验证了使用深槽螺旋钻进行月壤冻土钻取采样的可行性，可为我国未来开展月球极区含冰月壤采样探测提供可选方案。
近年来越来越多的探测结果表明,月球极区永久阴影区月壤中存在水冰。水是人类赖以生存的化学物质,也是理解月球独特的形成与演化过程的关键环节。因此,各航天大国均将月球极区作为探月工程的重要目标。冻结月壤的导热系数和单轴抗压强度是月球极区原位探测取样的基础和关键参数。本研究采用低温试验研究了冻结模拟月壤的导热系数和单轴抗压强度。结果表明:冻结模拟月壤导热系数随含水率增大而线性增大,冻结模拟月壤的导热系数为0.2～1.3W·m-1·K-1。冻结模拟月壤单轴压缩过程中发生脆性破坏,5%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为5MPa,10%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为13MPa。在初始加载阶段,干密度相同、含水率不同的冻结模拟月壤试样因微裂纹压密导致的应变量基本相同;在线弹性阶段,冻结模拟月壤有效弹性模量随含水率增大而增大,其主要原因是含水率增大使得月壤颗粒间的冻结强度增大;在破坏阶段,含水率较高的冻结模拟月壤表现出脆性破坏特征,含水率较低的冻结模拟月壤表现出更显著的塑性特征。研究结果将为月球永久阴影区水冰探测方案制定、探测器研制等提供基础的科学数据支撑...
近年来越来越多的探测结果表明,月球极区永久阴影区月壤中存在水冰。水是人类赖以生存的化学物质,也是理解月球独特的形成与演化过程的关键环节。因此,各航天大国均将月球极区作为探月工程的重要目标。冻结月壤的导热系数和单轴抗压强度是月球极区原位探测取样的基础和关键参数。本研究采用低温试验研究了冻结模拟月壤的导热系数和单轴抗压强度。结果表明:冻结模拟月壤导热系数随含水率增大而线性增大,冻结模拟月壤的导热系数为0.2～1.3W·m-1·K-1。冻结模拟月壤单轴压缩过程中发生脆性破坏,5%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为5MPa,10%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为13MPa。在初始加载阶段,干密度相同、含水率不同的冻结模拟月壤试样因微裂纹压密导致的应变量基本相同;在线弹性阶段,冻结模拟月壤有效弹性模量随含水率增大而增大,其主要原因是含水率增大使得月壤颗粒间的冻结强度增大;在破坏阶段,含水率较高的冻结模拟月壤表现出脆性破坏特征,含水率较低的冻结模拟月壤表现出更显著的塑性特征。研究结果将为月球永久阴影区水冰探测方案制定、探测器研制等提供基础的科学数据支撑...
近年来越来越多的探测结果表明,月球极区永久阴影区月壤中存在水冰。水是人类赖以生存的化学物质,也是理解月球独特的形成与演化过程的关键环节。因此,各航天大国均将月球极区作为探月工程的重要目标。冻结月壤的导热系数和单轴抗压强度是月球极区原位探测取样的基础和关键参数。本研究采用低温试验研究了冻结模拟月壤的导热系数和单轴抗压强度。结果表明:冻结模拟月壤导热系数随含水率增大而线性增大,冻结模拟月壤的导热系数为0.2～1.3W·m-1·K-1。冻结模拟月壤单轴压缩过程中发生脆性破坏,5%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为5MPa,10%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为13MPa。在初始加载阶段,干密度相同、含水率不同的冻结模拟月壤试样因微裂纹压密导致的应变量基本相同;在线弹性阶段,冻结模拟月壤有效弹性模量随含水率增大而增大,其主要原因是含水率增大使得月壤颗粒间的冻结强度增大;在破坏阶段,含水率较高的冻结模拟月壤表现出脆性破坏特征,含水率较低的冻结模拟月壤表现出更显著的塑性特征。研究结果将为月球永久阴影区水冰探测方案制定、探测器研制等提供基础的科学数据支撑...
月球极区已经发现水资源存在的证据,极区水资源的探测、采集与利用技术日益成为世界各国研究的热点。冻土是月球极区水资源存在的重要形式,对极区冻土实施采样返回作业是未来深空探测的重要任务内容。为满足未来冻土采样任务需求,在中国首次开展了冻土模拟月壤采样技术试验研究。基于探月三期模拟月壤制备基础,结合国内外极区冻土类月壤含水量探测与分析信息调研,进行不同含水量的冻土模拟月壤制备,开展钻取试验,初步总结冻土类模拟月壤钻进特性。通过试验得出结论,相较于高密实度的无水模拟月壤,冻土类月壤黏度更大,所需钻进力载更大,钻进过程排粉状态明显不同,需采用的钻进策略也有显著差别,样品形态因含水量不同呈现块状散体或柱状。试验获得了冻土模拟月壤钻进特性第一手资料,可支持后续冻土月壤采样技术深入研究。