一种行星表面远距离采样器

1.本发明涉及采样器，具体涉及一种行星表面远距离采样器。


背景技术：

2.目前，深空探测由月球向深空挺进，未来深空探测主要以火星和小行星探测为代表。其中，小行星保留着人类研究太阳系与生命起源及演化等重大科学问题的重要信息，一些小行星富含贵金属和稀有元素矿物质，小行星探测对沿领域及空间技术的发展具有重大的科学意义，小行星表面采样是小行星探测的核心任务之一。因此，开展小行星表面采样技术研究，对支撑未来小行星探测任务具有重要意义。
3.目前国内外已经开展的月球、火星探测任务，其采样均是基于着陆进行的，而对于小行星来说，由于体积小、形状不规则且星表面环境存在未知，着陆技术复杂、风险高，目前已开展的小行星探测任务是利用弹丸撞击引起星表物质飞溅，利用桶状装置收集样品；现有的“touch&go”采样方式，需要探测器接触小行星表面，采样装置重量高且操控复杂，存在与小行星发射碰撞的风险。综上，针对目前小行星采样技术存在的问题，研究安全可靠的轻量化远距离采样技术，用于小行星前期探测，对降低探测成本及风险具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明为解决现有非着陆式的小行星采样装置，需要探测器接触小行星表面，采样装置重量高且操控复杂，存在与小行星发射碰撞风险，以及采样成本高的问题，进而提供一种行星表面远距离采样器。
5.本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：
6.它包括牵引绳、导向杆、惯性滑块、合拢滑块、腔体外壳、样品槽组件和撞击弹头；惯性滑块和合拢滑块滑动设置在导向杆上，牵引绳与导向杆一端固定连接，导向杆的另一端与样品槽组件的一端固定连接，撞击弹头固定安装在样品槽组件的另一端上，腔体外壳套装在样品槽组件上。
7.本发明的有益效果：
8.1、本发明的鱼叉式小行星表面远距离采样器，采样过程无需探测器着陆，降低了探测器结构及操控系统的复杂性，大大节约了探测成本。
9.2、本发明的鱼叉式小行星表面远距离采样器，为远距离采样，降低了探测器与小行星或星表飞溅物质发生撞击的风险，大大提高了探测安全性。
10.3、本发明的鱼叉式小行星表面远距离采样器，结构及操控简单，可靠性高。
附图说明
11.图1为本技术整体结构主视图，图中腔体外壳7为展开状态图。
12.图2为图1中a处放大图。
13.图3为本技术样品槽组件8和撞击弹头9分离示意图，图中合拢滑块6扣装在腔体外
壳7的收缩状态图。
14.图4为导向杆2与样品槽组件8分离示意图。
15.图5为图3中b处放大图。
具体实施方式
16.具体实施方式一：结合图1
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图5说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器，它包括牵引绳1、导向杆2、惯性滑块3、合拢滑块6、腔体外壳7、样品槽组件8和撞击弹头9；惯性滑块3和合拢滑块6滑动设置在导向杆2上，牵引绳1与导向杆2一端固定连接，导向杆2的另一端与样品槽组件8的一端固定连接，撞击弹头9固定安装在样品槽组件8的另一端上，腔体外壳7套装在样品槽组件8上。惯性滑块3和合拢滑块6均与导向杆间隙配合。
17.样品槽组件8与导向杆2采用可拆卸螺纹连接，牵引绳1与导向杆2连接为螺纹连接。
18.具体实施方式二：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器它还包括第一弹簧4和第二弹簧5，第一弹簧4套设在惯性滑块3和合拢滑块6之间的导向杆2上，第二弹簧5设置在样品槽组件8和合拢滑块6之间的导向杆2上。惯性滑块3上加工有弹簧安装槽，第一弹簧4的一端顶在弹簧安装槽内，惯性滑块3和合拢滑块6压缩时第一弹簧4设置在弹簧安装槽内。其它方法与具体实施方式一相同。
19.具体实施方式三：结合图1
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图5说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器，合拢滑块6为锥形壳体，锥形壳体的小口端内设置带有滑动通孔的板体，带有滑动通孔的板体和锥形壳体一体设置，锥形壳体的小口端靠近惯性滑块3设置，带有滑动通孔的板体滑动设置在导向杆2上，锥形壳体的大口端的内侧壁加工有环形凸起。其它方法与具体实施方式一相同。
20.具体实施方式四：结合图1
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图5说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器，腔体外壳7包括多扇弧形薄片，多扇弧形薄片沿径向排列设置安装在样品槽组件8上，每扇弧形薄片的固定端与样品槽组件8转动连接，每扇弧形薄片的外侧壁上沿弧形薄片圆周方向加工有卡紧凸起层。每扇弧形薄片沿宽度方向为弧形截面，每扇弧形薄片沿长度方向为向内弯曲的曲面。多扇弧形薄片展开时相邻弧形薄片之间有缝隙，当多扇弧形薄片收缩时多扇弧形薄片沿径向顺次排列依次叠压组成环形壳体，通过合拢滑块6锥形壳体的大口端内侧壁的环形凸起卡在多扇弧形薄片组成环形壳体卡紧凸起层上，通过合拢滑块6和腔体外壳7将星壤样品包裹收集。其它方法与具体实施方式一相同。
21.具体实施方式五：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器，样品槽组件8包括连接杆和至少一个斗状槽，连接杆插装在至少一个斗状槽上，连接杆的一端与导向杆2螺纹连接，连接杆的另一端与撞击弹头9固定连接。斗状槽的个数为一个至三个。连接杆与导向杆2连接端至连接杆与撞击弹头9的直径逐渐减小，其它方法与具体实施方式一相同。
22.具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器，撞击弹头9包括插入头和外壳，外壳为锥形壳体，插入头为一端带有尖端的杆体，插入头的另一端套装有连接片10，外壳套设在插入头外部，外壳与插入头通过连接板
固定连接，插入头上套装有连接片10的一端与连接杆连接其它方法与具体实施方式五相同。
23.具体实施方式七：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器，惯性滑块3为圆柱体，圆柱体轴线向加工有通孔，圆柱体滑动套装在导向杆2上。其它方法与具体实施方式一相同。
24.具体实施方式八：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器，导向杆2的两端分别设有端部块体，惯性滑块3滑动设置在导向杆2一个端部块体和合拢滑块6之间的导向杆2上，第一弹簧4套设在合拢滑块6内侧壁和导向杆2另一个端部块体之间的导向杆2上。其它方法与具体实施方式二相同。
25.具体实施方式九：结合图1
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图5说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器，合拢滑块6大口端内径大于腔体外壳7安装在样品槽组件8端部的外径，腔体外壳7展开后收缩段的外径小于撞击弹头9外壳大端内径。其它方法与具体实施方式二或六相同。
26.具体实施方式十：结合图1
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图4说明本实施方式，本实施方式所述一种行星表面远距离采样器，样品槽组件8上斗状槽开口方向朝向合拢滑块6方向设置。其它结构和方法与具体实施方式一相同。
27.工作原理
28.探测器抵达小行星一定距离时，向小行星表面目标区域发射采样器，撞击弹头9插入头高速撞击小行星表面，引起星壤颗粒散射状飞溅，一部分星壤颗粒与撞击弹头9锥形壳体、腔体外壳7、样品槽组件8多次碰撞后进入样品槽组件8的斗状槽中；在撞击弹头9高速撞击小行星表面的同时，由于惯性作用，惯性滑块3推动合拢滑块6沿导向杆2快速滑动，间隔几个毫秒后，合拢滑块6与腔体外壳7接触，瞬间将腔体外壳7闭合；合拢滑块6末端的环形凸起滑过7腔体外壳的卡紧凸起层后实现自锁；同时，由于冲击，连接片10断开，撞击弹头9与样品槽组件8脱离，探测器通过牵引绳1将采样器回收至探测器内部；最后，样品槽组件8与导向杆2脱离，腔体外壳7与样品槽组件8一同作为样品储存器。