月面探测作业用表层月壤采样执行装置

该装置面向地外天体无人探测作业场景设计，核心服务于月面无人自主采样任务，可在低重力、高真空、无大气防护的极端月表环境下稳定运行，承担月面不同深度层位月壤的钻取、收集、分层存储全流程作业，为深空探测领域的月壤物质成分分析、月表地质演化研究提供可靠的实物样本采集支撑，适配着陆器搭载的空间载荷安装要求，可在无人工干预的条件下自主完成全流程采样动作。装置整体采用集成化紧凑布局设计，核心功能单元包含往复式螺旋钻取探头、多级梯度筛分组件、样本暂存舱、传动齿轮组、动力驱动单元及配套管路结构，钻取探头采用尖锥螺旋结构设计，作业时通过齿轮排布的往复机构驱动，可实现10cm行程的垂向往复钻进动作，能够顺利穿透月面表层风化层完成不同深度月壤的钻取收集；钻取获得的月壤样本会通过与探头匹配的特殊抽送结构送入粗形暂存腔，随后输送至直径4.8cm、高度5.73cm的圆柱形容器中完成暂存。筛分单元设置四级梯度过滤结构，可依次实现2cm至1.5cm、1.5cm至1cm、1cm至5mm、5mm至1mm粒径范围的月壤颗粒分层筛选，所有接触月壤的结构部件均采用聚苯乙烯材质加工成型，该材质具备优异的结构强度与低温环境稳定性，可耐受月面剧烈温差变化带来的结构应力影响，同时材质本身无挥发性物质析出，不会对采集到的月壤样本造成成分污染，保障后续样本分析数据的准确性。装置的筛分动作通过曲柄滑块机构驱动，可在钻取作业的同步完成样本分层筛分，筛分后的不同粒径样本会被分别送入对应存储腔室完成独立封装，避免不同层位、不同粒径的样本出现交叉混杂。整套装置搭载的动力单元单台额定功耗为2.34W，整套系统总功耗为7.02W，整体质量控制在0.61021kg，不含驱动电机时核心功能段质量仅为0.41528kg，可大幅降低深空探测任务的载荷发射成本；装置还预留了着陆器组件适配接口，可直接作为月面着陆器的搭载作业单元使用，能够在0.5个地球日的周期内完成多点位采样作业，采样作业过程无需依托真空环境适配结构，相比传统真空采样装置可降低近88%的非必要功耗，在低重力环境下的作业稳定性经过结构仿真验证，可适应月面不同硬度的风化层作业条件，不会因月壤颗粒硬度差异出现卡滞、钻进失效等问题。