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°。

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。

设计搭建了深空探测车车轮牵引特性试验台,制备了轮土试验用模拟月壤,在土槽中进行了模拟月壤的整备,重塑了就位月壤的力学特性.对不同轮齿类型的刚性车轮进行了牵引特性试验,分析了轮下模拟月壤的剪切破坏和车轮行驶阻力的表现形式.结果表明:增大轮上载荷能够提高挂钩牵引力,车轮的牵引效率随着滑转率的增加呈现先增加后降低的趋势;随着轮齿高度的增加,挂钩牵引力会随之增大,车轮的最大牵引效率有所降低;随着轮齿数目的增加,挂钩牵引力会随之增大,车轮的牵引效率变化不大;车轮转速在数值较低的范围内变化时,对牵引性能的影响较小.

在月壤-车轮土槽测试系统上对月球车驱动轮在不同介质条件下的牵引性能进行了试验研究。试验结果表明:当滑转率在0～80%时,挂钩牵引力和效率系数呈现增加趋势,压实2次和4次的模拟月壤分别比自然状态时最大挂钩牵引力提高了38.9%和66.7%,最大效率系数提高了69.9%和171.6%。水泥路面的牵引性能要高于模拟月壤上的牵引性能,且当滑转率为20%时,驱动轮在水泥路面上的挂钩牵引力为其在模拟月壤上的8.2倍。驱动轮在模拟月壤和石英砂上的牵引性能相似,前者略好于后者,当滑转率为10%时,挂钩牵引力分别为36.8N和33.1N。

月球基地建设是当前"重返月球"的一个重要目标,为满足其建设需要大量结构材料。部分学者通过对真实月壤样品和模拟月壤进行各种高温烧结实验,分析了就地利用月壤矿物资源制备各种材料的方法。但由于月壤成分较为复杂,烧结产物的性能还很难满足实际需求。微波烧结技术作为一项新技术,具有传统烧结技术无法比拟的优势,更适合作为月球资源利用中的烧结加热技术。结合月壤中钛铁矿的含量,通过热力学分析,作者认为利用钛铁矿进行微波烧结实验来制备月球基地所需结构材料是一个值得深入研究的方案。