NASA月球风化层采样收集存储组件结构

　　该组件面向地外天体无人采样任务场景设计，核心适配月球表面低重力、高真空、强辐射的极端作业环境，主要承担月表风化层样本的钻取收集、临时密封存储、转移对接功能，可直接搭载于着陆器平台或巡视器机械臂末端，配合星表作业流程完成采样任务的全链路动作。从结构布局来看，整体采用同轴串联的紧凑式排布，核心传动主轴贯穿所有功能模块，轴向安装尺寸控制在极小范围内，径向最大轮廓为末端存储仓的圆柱外壁，安装对接面设置在存储仓尾端，采用标准法兰接口与搭载平台连接，对接面预留定位销孔与电气接插件安装位，可快速完成与搭载平台的机械固定与信号连通，无需额外设计转接结构。功能模块沿主轴从对接端到作业端依次排布，最末端为圆柱式密封存储仓，仓体内置多格独立样本容腔，

　　可实现多点位采样的样本独立存储，避免不同点位样本交叉污染，仓门采用端面压紧式密封结构，配合金属密封垫圈，可在采样完成后实现仓内环境与月表真空环境的隔离，避免样本受外界环境扰动。存储仓前端连接传动支撑段，内置主轴支撑轴承与传动副，将驱动单元的扭矩传递至前端的伸缩展臂机构，伸缩臂采用多节嵌套式薄壁结构，每节臂之间采用导向键配合滑动密封，伸展后可覆盖一定半径范围内的月表采样区域，收缩状态下臂段完全嵌套于支撑段外侧，不会额外占用径向安装空间，适配发射阶段的整流罩包络尺寸要求。伸缩臂前端连接采样执行头，内置旋转切削刃与样本导流通道，切削刃采用硬质合金材质，可应对月表风化层中夹杂的微小岩屑颗粒，作业时旋转切削的样本会沿导流通道进入临时暂存腔，

　　待单次采样完成后，暂存腔翻转对接存储仓的对应容腔，将样本推入存储格后完成密封，再进行下一个点位的采样作业。设计过程中充分考虑月表作业的可靠性要求，所有运动副均采用固体润滑方式，避免液态润滑脂在真空环境下挥发失效，结构件主体采用高强度铝合金材质，表面做硬质阳极氧化处理，兼顾结构强度与重量控制，整体重量控制在航天搭载的重量阈值范围内，可有效降低发射阶段的载荷成本。针对月表温差较大的工况，所有配合面均预留合理的热胀冷缩间隙，避免极端温度下结构卡滞，传动路径上设置扭矩限制机构，当采样头遇到较大岩块导致切削阻力超过阈值时，会自动触发扭矩过载保护，避免驱动电机堵转损坏。该结构的采样深度可覆盖月表以下一定深度的风化层，

　　不会仅采集表面受空间环境改性的表层样本，可满足深空探测任务对不同层位月壤样本的采集需求，伸缩臂的伸展长度可根据任务需求做模块化调整，无需改动主体传动与存储结构，即可适配不同采样半径的任务要求。从装配维护角度来看，所有模块均采用分体式法兰连接，单模块可独立拆卸更换，若地面测试阶段某一模块出现性能问题，可快速替换对应模块，无需拆解整个组件，有效缩短测试迭代周期，各模块的连接定位采用止口配合，装配时无需额外调整同轴度，即可满足传动精度要求。