月尘微观吸附机理及其防护技术研究现状

月尘防护是未来月面探索中面临的重要难题之一,不同防护效果将对航天器性能产生重要影响,深入开展月尘颗粒在航天器表面的微观吸附行为及其防护技术的研究至关重要。主要从月尘颗粒吸附机理、吸附力测试技术及月尘防护的方法展开综述与展望。首先说明月尘颗粒的物理、化学性质及吸附机理,重点聚焦建立月尘颗粒与基体表面的吸附力解析模型,包括范德华力、静电力、毛细力;其次,利用原子力技术测量月尘颗粒吸附力参数。分析对比目前针对微纳米颗粒吸附问题的主动与被动防护技术。对月尘吸附力测试与月尘防护技术发展等问题的发展趋势进行展望。通过原子力技术开展月尘颗粒吸附力,解决现有其余测试技术产生的弊端,对推进月尘颗粒吸附机理及防护技术的研究具有重要意义。

面向水冰探测的月尘防护研究综述

月尘一直以来都是阻碍人类探索月球的一大问题,月尘颗粒锋利、细微和带静电等特性可对各类机械结构、密封结构、功能表面、空间仪器载荷以至宇航员产生巨大危害。文章总结了目前月尘防护技术的研究进展,包括月尘的全流程防护及大空间月尘防护研究;以电磁法为代表的主动防护技术,如电帘、静电场、等离子体束、电喷雾和磁辊等除尘技术;以表面改性技术为主的被动防护技术,如减弱范德瓦耳斯力的低表面能、高粗糙度的纳米尺度涂层和减弱静电力的功函数匹配涂层等。聚焦中国探月工程水冰探测计划的月尘防护,综述了针对采掘、加热和分析三个环节所使用的过滤和密封的防尘手段,包括采掘钻杆使用螺旋槽和间隙密封;加热和分析容器采用金属刀口主密封和O型圈辅助密封;在分析仪器前设置烧结金属过滤器、高效空气过滤器(HEPA)和多级永磁月尘过滤器(LAF-PMS);在连接管道处设置双层O型圈密封;在外接出口处设置迷宫密封和HEPA等。最后,给出一种“水冰探测仪月尘防护的方案设计”。