火星原位资源利用大气处理集成装置

这套集成装置面向地外行星原位资源利用场景设计，核心服务于火星表面大气组分的捕获、分离与存储环节，为火星探测任务中的推进剂制备环节提供原料支撑。从结构布局来看，整套设备采用双层框架式安装结构，上层平台集成进气预处理单元、动力压缩单元与小型存储组件，下层框架排布大容积卧式储罐，整体安装边界控制在紧凑的矩形框架范围内，适配着陆器搭载或火星表面移动平台的搭载空间要求，框架支脚预留标准安装接口，可直接与搭载平台的安装基准面完成固定，无需额外设计转接工装。进气端设置的旋风气固分离器、静电除尘单元与HEPA过滤组件，可逐级滤除火星大气中悬浮的尘埃颗粒，避免高硬度火星尘进入后续压缩、冷冻单元造成设备磨损或流道堵塞，进气口采用大口径喇叭形集气罩设计，适配火星表面低气压环境下的气体收集需求，降低进气阻力。四台压缩机组采用冗余排布设计，单台机组故障时其余机组可通过管路阀门切换维持系统运行，满足地外设备高可靠性要求，压缩后的气体分两路进入冷冻分离单元，两个冷冻室可实现不同温区的精准控温，依次完成二氧化碳、氮气、氩气的冷凝分离，分离后的不同组分分别送入对应颜色标识的储罐存储，其中大容积蓝色储罐用于存储占比最高的二氧化碳组分，黄色、绿色、红色小型储罐分别存储其他分离组分，满足不同推进剂制备环节的原料取用需求。冷冻冷却器采用逆流式换热结构，可回收冷量降低系统能耗，所有管路沿框架侧面排布，预留检修操作空间，阀门与仪表接口均设置在便于操作的平台外侧，适配航天服手套的操作尺寸要求。整套装置的结构设计充分考虑地外低重力、低气压、高尘环境的适配性，所有外露组件均做防尘密封处理，运动部件采用耐极端温差的润滑方案，框架采用轻量化高强度型材拼接，在保证结构强度的前提下尽可能降低整体重量，适配航天发射的载荷重量限制。