宇航探测用月壤表层取样作业装置

这套取样装置主要面向地外天体表层采样任务场景设计，适配月球低重力、高真空的作业环境，核心用途是完成指定深度范围内的月壤采集、粒径分级与样本暂存全流程作业，可搭载于行星探测着陆平台，为天体地质研究提供符合粒径要求的原位采集样本。装置的采样执行端采用勺型取料结构，设计采样深度上限为100mm，取料勺边缘集成粗筛格栅，可在采样动作完成的第一时间剔除尺寸超过20mm的大块岩屑，避免大尺寸卡滞后续输送、筛分结构，从采样端就完成第一级异物拦截。采样勺的翻转动作采用45度自然下落式驱动逻辑，无需额外配置大扭矩驱动元件，依靠低重力环境下的重力势能即可完成卸料动作，大幅降低驱动系统的功耗与重量占比，适配深空探测设备严苛的重量约束要求。样本进入输送通道后会经过两级筛分结构，第一级筛网孔径为1mm，可筛除粒径小于1mm的细粉状月壤，将符合粒径要求的样本导入带闸门的暂存容器；第二级筛网覆盖1mm至10mm粒径区间，筛分后的目标样本与20mm规格的临时留样会被送入带可控闸门的立式储样罐，储样罐配置液位检测结构，可在采样过程中实时监测罐内样本填充量，当填充量达到设计阈值时自动关闭进料闸门，避免样本溢出。为匹配连续采样作业需求，装置配置滚筒式自清洁结构，滚筒第一圈行程对应大尺寸岩屑的卸料闸门，可将粗筛拦截的大块岩屑排出装置外；第二圈行程对应易碎岩屑样本的卸料口，将筛分过程中产生的易碎岩屑导入专用留样腔；第三圈行程打开容器上方的清洁闸门，完成搅拌筛分腔的残留样本清理，避免不同批次采样的样本交叉污染。整套装置的分拨机构、立式储样罐、卷盘、混合器等接触样本的结构件均采用1201铝合金加工成型，兼顾结构强度与轻量化要求，适配航天发射的载荷重量限制。装置的动力传递采用棘轮-转轮组合结构，扭矩传递路径短，传动效率高，可在低润滑条件下长期稳定运行，避免真空环境下润滑失效带来的传动卡滞风险。安装边界方面，整套装置采用模块化集成设计，所有功能单元集中安装于同一安装基板上，基板预留标准航天安装接口，可直接与着陆器的采样作业平台对接，无需额外设计转接结构，安装时仅需保证采样勺的下探行程无结构干涉，即可满足作业要求，整体结构紧凑，空间占用率低，适配深空探测设备有限的舱内安装空间。