地外天体风化层采集作业轮式探测装置

该装置面向地外天体表层风化层探测与采样作业场景设计，主要应用于无大气天体表面的原位资源勘探、表层土壤物性分析、样本采集转运等深空探测任务，可替代人工完成极端低重力、高真空、强辐射环境下的表层作业，为天体地质研究、原位资源利用提供可靠的硬件支撑。装置采用多轮独立驱动的轮式移动构型，大尺寸镂空弹性轮组可适应风化层松软、凹凸不平的天体表面地形，轮面特殊的凸起结构能够在低重力环境下提供足够的抓附力，避免行驶过程中出现打滑、陷轮问题，同时镂空结构可大幅降低轮组自重，减少发射阶段的载荷重量。作业端采用模块化笼式滚筒采集机构，滚筒表面设置带侧杆的柔性铲片，可在转动过程中切入风化层表层，将松散的风化层颗粒铲入笼式结构内部，柔性铲片可自适应不同硬度的表层土壤，遇到硬质石块时可通过自身形变避免结构卡滞或损坏，采集到的土壤颗粒通过笼体内部的导流结构汇入存储舱，完成样本的收集作业。整体结构采用分舱模块化设计，移动底盘、采集滚筒、控制舱、存储舱相互独立，通过螺栓连接组成整体，便于根据任务需求调整模块配置，也可在单个模块出现故障时快速更换。笼式采集结构在非作业状态下还可充当整车的侧面防护结构，避免行驶过程中飞溅的岩石颗粒撞击核心控制舱体。滚筒内部设置四个独立的 cartridge 存储单元，可实现不同点位采样样本的独立分装，避免不同位置的样本交叉污染，影响后续探测分析结果。装置作业时可通过调整滚筒转速匹配不同重力环境下的土壤抛送轨迹，消除低重力环境下土壤飞溅导致的采集效率下降问题，保证采集到的土壤颗粒能够顺利进入存储舱内。整车的尺寸边界严格适配深空探测任务的发射载荷约束，横向最大宽度控制在合理范围内，可兼容主流着陆器的搭载舱尺寸，滚筒最大作业直径可覆盖表层300毫米深度以内的风化层采集需求，单次作业可完成不低于5千克的风化层样本采集，能够满足常规天体表层探测的样本量需求。整车的结构件大量采用轻量化复合材质，在保证结构强度满足发射过载、天体表面冲击要求的前提下，尽可能降低整体自重，提升载荷利用效率。