月面表取采样作业装置结构设计

该采样作业装置主要面向地外天体无人探测任务中的月表浅层采样场景，适配着陆器搭载的作业约束，可在低重力、高真空、大温差的月面环境下完成表层月壤定点采集、多份样品分格存储的作业需求，无需额外辅助工装即可独立完成采样全流程动作。装置整体采用长悬臂作业布局，前端设置铲式采样端头，作业时可通过悬臂摆转将端头切入月壤表层，配合端头的收拢结构完成月壤舀取，采集到的样品沿悬臂内部的导料通道输送至尾部的储料舱段。储料舱采用独立分格结构，单格可容纳单次采集的月壤样品，不同格室之间设置密封隔挡，避免不同点位采集的样品出现交叉混杂，满足多点位采样的科考需求。装置底部设置带滚轮的支撑立柱，在非作业状态下可承担整体结构的支撑载荷，作业时可作为摆转支点抵消采样切入过程中的反作用力，降低悬臂结构的受力变形量。设计过程中优先考虑结构轻量化需求，悬臂主体采用中空薄壁结构，在保证整体抗弯刚度的前提下尽可能降低结构自重，适配航天发射的载荷重量约束；所有运动副均采用耐极端温差的固体润滑方案，避免润滑介质在真空环境下挥发失效，保证机构动作的可靠性。采样端头的刃口做了倾角优化，切入月壤时的阻力较平直刃口降低约三成，可在有限的摆转驱动力下完成足够深度的月壤切入；端头的收拢挡板可在舀取完成后闭合，避免低重力环境下月壤样品从端头洒落。储料舱的分格数量匹配单次探测任务的采样点位需求，每个格室设置独立的翻盖结构，样品送入对应格室后翻盖自动闭合，避免样品在后续作业过程中泄漏。整体结构的安装接口设置在支撑立柱底部，可直接与着陆器的作业挂载平台对接，安装边界紧凑，不会对着陆器的其他探测设备造成干涉；悬臂的摆转范围覆盖着陆器周边一定半径内的作业区域，无需移动着陆器即可完成周边多点位的采样作业，大幅提升探测任务的采样效率。结构的所有棱角位置均做了圆角钝化处理，避免月面作业过程中棱角剐蹭其他探测设备，同时也降低发射过程中振动载荷带来的应力集中风险。