星尘采样挖掘滚筒结构设计方案

该款星尘挖掘装置核心为滚筒式集料结构，主要面向地外天体表层星壤采样作业场景，适配低重力环境下的松散表土采集需求，可搭载于星表巡视探测平台，完成指定区域的星壤样本收集、暂存与导送作业。整体结构采用回转式集料思路，区别于传统铲斗式挖掘的间歇作业模式，可实现连续式表土采集，大幅提升低重力环境下的采样作业效率。滚筒主体采用焊接拼接结构，外部设置螺旋导向叶片，作业过程中滚筒回转时，叶片可将接触到的表层松散星壤持续导送至滚筒内部容腔，避免低重力环境下星壤颗粒散落逃逸。滚筒内壁设置有均布的舀料勺结构，随滚筒回转过程中，可将进入容腔的星壤舀起，待勺体转动至高位排料位置时，将星壤导入后端的样本输送通道，完成样本的有序转移。滚筒入口端设计为敞口收料结构，边缘做圆弧过渡处理，减少星壤进入时的卡滞风险，出口端设置矩形导料接口，可直接对接样本存储舱的进料端口，无需额外增设转接机构。从安装边界来看，滚筒主体直径450mm，轴向长度360mm，整体结构紧凑，可适配中小型星表巡视器的搭载空间，安装接口采用标准法兰连接形式，可快速与探测平台的驱动输出轴对接，驱动端仅需提供额定回转扭矩即可带动滚筒完成作业，无需复杂的辅助执行机构。设计过程中针对不同粒径的星壤颗粒做了容腔填充率验证，针对小粒径星壤颗粒，滚筒内部容腔填充率可接近满容状态，针对大粒径颗粒也可保证稳定的集料效率，外部螺旋叶片的导程经过多轮迭代优化，可在滚筒回转时将表层星壤持续向内部推送，同时避免已进入容腔的星壤从入口端洒落。滚筒内部的舀料勺排布角度经过匹配设计，可保证在低重力环境下，舀取的星壤不会在回转过程中提前洒落，仅在到达排料位置时依靠重力落入导料通道，作业过程中无需额外的振动或吹扫机构辅助排料，整体结构可靠性高，活动部件仅为回转滚筒本身，可大幅降低深空探测作业中的故障概率。滚筒的筒体壁厚经过轻量化优化，在保证结构强度满足星壤挖掘载荷要求的前提下，尽可能降低整体结构重量，适配深空探测任务的载荷重量限制，所有外露棱边均做钝化处理，避免作业过程中剐蹭探测平台的其他线缆或结构件。