[發(fā)明專利]一種月面塵埃沉積質(zhì)量原位探測器及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210308857.4
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114674917B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王永軍;李得天;王鹢;張海燕;孔風(fēng)連;莊建宏;李存惠;趙呈選
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州空間技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02;G01N29/036;G01N5/00
• 代理公司: 北京元理果知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11938
• 代理人: 饒小平

本申請涉及空間探測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種月面塵埃沉積質(zhì)量原位探測器及其制造方法，所述月面塵埃沉積質(zhì)量原位探測器，包括測量石英晶體微天平、諧振電路以及參考石英晶體微天平，其中：測量石英晶體微天平與參考石英晶體微天平設(shè)置在同一平面上；測量石英晶體微天平與諧振電路連接；參考石英晶體微天平內(nèi)部設(shè)置有溫度傳感器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，靈敏度高，測量范圍寬，在缺乏熱傳導(dǎo)介質(zhì)的月面極高真空環(huán)境下，利用參考石英晶片測得的溫度來修正溫度對測量石英晶片的影響，可以大幅減小溫度對熱敏石英晶體共振頻率漂移的不利貢獻，提高月面缺乏熱傳導(dǎo)介質(zhì)的環(huán)境中工作時，塵埃沉積質(zhì)量的高精度原位實時測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及空間探測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種月面塵埃沉積質(zhì)量原位探測器及其制造方法。

背景技術(shù)

月球表面有一層主要由巖石碎屑、粉末、角礫、撞擊熔融玻璃物質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)松散、厚度不等的月壤層，它主要由包括隕石、微隕石的轟擊，太陽風(fēng)粒子的注入，太陽/銀河宇宙射線的輻射以及周期性的熱冷交替作用等太空風(fēng)化作用產(chǎn)生。月塵通常是指粒徑小于20μm的月壤顆粒。月塵有別于月壤，具有更加特殊的性質(zhì)，廣泛分布于月面最表層的2cm范圍內(nèi)，約占整個月壤的20wt.％，它主要形成于月球表面后期的太空風(fēng)化作用過程。月塵的微觀結(jié)構(gòu)極不規(guī)則，常呈現(xiàn)為復(fù)雜粒形和鋒利棱角特征，彼此之間易于形成勾連，并且在月表特殊空間環(huán)境下容易帶電懸浮，使其極易附著到航天器及各種能接觸到的探測載荷的表面上，導(dǎo)致包括機械結(jié)構(gòu)卡死、密封機構(gòu)失效、光學(xué)系統(tǒng)靈敏度下降、部件磨損和熱控系統(tǒng)失效等一系列故障，嚴重影響月面探測任務(wù)的正常實施。已有實踐表明，月塵不僅對航天器和探測載荷具有極大的危害，而且它還會對宇航員具有阻礙視覺、阻礙行動、影響生理和身體健康等潛在的危害。“阿波羅”研究指出，月塵具有一種刺激性的火藥味，這種味道極有可能是月塵顆粒表面的揮發(fā)性氣體被活化釋放產(chǎn)生的，如果航天員長期吸入這種月塵，將會誘發(fā)各種呼吸道、內(nèi)臟器官的病變；另外，由于月塵中還有放射性和高表面反應(yīng)活性成分，若這些成分通過呼吸道進入人體，可能會與部分人體組織發(fā)生緩慢反應(yīng)，將對宇航員的健康造成長期的危害。實際上，月塵的眾多危害與它的可移動性密不可分，因為只有脫離月面的月塵才可能對月面作業(yè)產(chǎn)生影響，即月塵的懸浮和遷移才是真正導(dǎo)致上述相關(guān)問題的前提和基礎(chǔ)，而月塵的帶電及其與周圍環(huán)境的相互作用使其運動的驅(qū)動所在。目前，國際上對于月表復(fù)雜等離子體環(huán)境中月塵的充放電過程及其與周圍環(huán)境的相互作用機制等關(guān)鍵基礎(chǔ)問題尚缺乏足夠的認識。因此，對月面空間環(huán)境中月塵懸浮和遷移機制以及不同機制導(dǎo)致的月塵累積量亟需展開原位探測，這是因為這一研究在工程上可為后繼月球探測任務(wù)中月塵防護和清除方案設(shè)計提供依據(jù)，另一方面，在科學(xué)上還可為揭示“阿波羅”探月時期觀測到的神秘的月面“地平線”輝光增亮現(xiàn)象成因給出第一手證據(jù)。