一种基于气体激励的小行星采样过程仿真分析与试验研究

摘要

研究设计了一种新型的基于气体激励的小行星采样器,利用破岩机构增强星表的破碎程度,同时通过高压气流将星表风化层与破岩碎屑吹进取样器,同步完成采样与封装,具有质量轻、体积小、能耗低、反作用力小和采样效率高等优点.通过流固耦合仿真分析,获得了微重力环境下样品的采集过程与动态运动轨迹.分析结果表明,针对直径1 mm的球形颗粒,入口气压0.4 MPa作用3 s时间,微重力环境下采样效率可达90％,重力环境下采样效率可达80％以上.经地面试验验证表明,微重力模拟颗粒采样率达90％以上,同时也验证了仿真方法的合理性.