NASA RASSOR月表采样滚筒结构设计

　　该滚筒构件面向地外天体表层采样作业场景开发，核心适配低重力、无大气环境下的星壤采集需求，可搭载于行星表面移动探测平台，作为采样执行端完成表层松散星壤的收集、暂存与转运作业，支撑地外天体就位探测、样本采集等任务开展。从结构功能逻辑来看，整体采用双层复合承载设计，外部壳体选用铝合金材料加工成型，兼顾结构强度与整体重量控制，适配航天发射的载荷重量约束；外层壳体搭配碳纤维材质的辅助支撑段，在降低整体自重的同时，可抵御星壤颗粒摩擦带来的壳体磨损，延长构件在极端作业环境下的使用寿命。内部设置的铝翅片系统，核心作用是在滚筒回转作业过程中阻挡已采集的表层物料从进料端无规则脱落，优化采样过程的物料留存效率；针对前期原理验证阶段暴露的卡滞、

　　物料脱落问题，结构上预留了刀片组件的可变调整空间，可根据作业对象的颗粒度、紧实度参数调整刀片的伸出长度与安装角度，适配不同性状星壤的采集需求。从安装边界与尺寸参数来看，滚筒主体直径控制在440mm，单组铲斗段的轴向长度为360mm，作业状态下铲斗展开的最大径向宽度为118mm，单组滚筒整体质量控制在4kg，可适配小型探测平台的搭载接口，安装时仅需通过筒体两端的法兰定位孔与驱动轴系连接，无需额外设置复杂的辅助支撑结构，降低搭载端的结构改造成本。从实际作业逻辑出发，滚筒随驱动轴做定速回转运动时，周向布置的铲斗会持续切入表层松散物料，将物料导流至筒体内部暂存，内部铝翅片会随筒体回转形成逐级挡料结构，避免筒体在变向、

　　移动过程中内部物料大量洒落；当采样量达到筒体容积的50%左右时，可通过反转筒体将内部暂存的物料导流至样本存储舱内，完成采样转运流程。在地面原理验证阶段，针对缩小比例模型的测试发现，当作业对象含有大量纤维状杂质时，小尺寸模型容易出现卡滞问题，因此全尺寸结构在铲斗间隙、翅片间距的设计上预留了足够的颗粒通过空间，避免大颗粒或者纤维状杂质卡入运动间隙造成机构失效；同时筒体表面的连接孔位均采用沉头设计，避免突出的连接件刮蹭采样平台的其他构件，也减少星壤颗粒在连接位置的堆积卡滞。该结构的设计核心是在有限的重量、尺寸约束下，最大化采样作业效率，同时尽可能降低极端环境下的结构失效风险，所有外露结构边缘均做圆角钝化处理，

　　避免尖锐边缘在装配或者作业过程中造成损伤，也减少温度交变环境下的应力集中问题。筒体的分段式设计也便于后期的维护与部件替换，不同材质的筒体段可单独拆卸更换，无需整体报废构件，降低全生命周期的使用成本；内部翅片采用螺栓连接的方式固定在筒体内壁，可根据实际采样需求调整翅片的安装数量与倾斜角度，适配不同采样量、不同物料性状的作业需求。