[實用新型]一種地外星體深部熱流探測環境模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 202222830144.2
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN218444501U
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 徐釗;張維;趙海峰;王澤;張飛;王珂
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;B64G7/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳熙

本實用新型涉及地外星體探測試驗裝置，尤其涉及一種地外星體深部熱流探測環境模擬試驗裝置，包括真空釜、制冷制熱循環系統、數據采集系統和抽真空系統，真空釜包括上蓋、圍框以及由內至外依次豎直間隔設置的內桶體、中間桶體和外桶體，內桶體的頂端、中間桶體的頂端以及外桶體的頂端均與圍框密封固定連接，上蓋與圍框連接，內桶體與中間桶體之間形成流體控溫夾層，中間桶體與外桶體之間形成真空保溫夾層。本實用新型的有益效果是：真空保溫夾層的設計可以使溫度很均勻的作用與內桶體內的實驗土壤上，流體控溫夾層采用與內桶體同心的結構，這種結構使得制冷制熱循環系統產生的冷熱流體，可以很均勻的通過內桶體作用在實驗土壤上。

技術領域

本實用新型涉及地外星體探測試驗裝置，尤其涉及一種地外星體深部熱流探測環境模擬試驗裝置。

背景技術

認識月球的形成與演化過程對揭示地月系統起源和人類發展有著重要的意義。自上世紀90年代末至今，美國、歐空局、日本、中國、印度等先后發射一系列月球軌道衛星和著陸巡視器，對月球進行了全方位、立體化的無人探測。自2007年以來，中國已成功開展嫦娥一至五號月球探測任務，實現了月球繞、落、回三步走戰略。月球探測過程獲取了大量月球樣品和實測數據，對月球地質演化歷史的認識有了實質性的突破。其中，月球熱環境、熱參數的測量在認識月球形成與演化歷史的過程中扮演著重要的角色。

月球內部熱流的原位測量可以直接獲取星體內部的熱流和導熱系數等熱物性參數，美國Apol lo載人登月項目開展了數次月球熱流測量實驗，實現了人類歷史上第一次對月球內部熱流的直接測量。Apol lo15和Apol lo17著陸器均測量了月球內部熱流密度，但這兩次測量的地點均位于月球表面高地和月海交界，其結果并不能說明內部整體的平均熱流水平。

為了保證航天器及航天設備在太空環境下順利地開展任務，驗證其運行模式能否滿足設計和任務要求，必需在地面開展相應的模擬試驗。熱真空環境模擬試驗是針對地外天體熱流探測任務的主要地面試驗項目，其對應的熱真空環境模擬設備是按照熱真空的試驗要求提供高真空、高低溫的恒溫與交變,以及被試件特殊要求等條件的專項試驗設備。設備通常由真空容器、熱沉、真空抽氣機組、冷卻和加熱系統、控制和數據采集處理系統及其他特殊需求的機構所組成。

然而，由于熱真空試驗設備是專項試驗設備,應用面相對較窄,加上不同的被試件各自不同的特殊要求,因此在設計方面很難使用統一的標準。目前，國內的相關月球熱流測量技術研究尚處于空白

現有文獻“低溫真空測試系統的研制[J].真空,2017,54(02):52-55”公開了一種低溫真空測試系統的研制設計方案。該設備方案采用固體傳導形式使熱沉快速降溫，模擬了在高真空、冷黑環境下對試件主要性能的影響。并且對設備中熱沉的降溫速率、溫度均勻性和控溫精度等相關技術參數進行試驗驗證，滿足在低溫固體和涂層材料物理性能參數的測量的目的。

該測試系統主要包括真空容器、真空系統、制冷系統和測控系統四個部分。真空容器為水平放置的桶裝結構，尺寸為Φ600mm×800mm。真空系統主要包含干泵和低溫泵，分別對應粗真空和低真空功能。制冷系統主要由制冷機組成，主要功能為熱沉提供冷量，維持并穩定熱沉的溫度。

該現有文獻中的技術方案存在以下缺點：內部空間小，豎直方向空間有限，無法展開長桿狀熱探針結構，因而無法模擬月球熱流的原位熱測量過程；不具備土壤類固體介質裝卸機構，難以裝卸被測量的土壤介質；控溫精度與溫度均勻性不足，無法滿足航天結構高低溫熱真空試驗中的高溫試驗部分。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種地外星體深部熱流探測環境模擬試驗裝置，可容納大量土壤類待測介質，滿足長桿狀熱流探測設備的安裝需求，并且具備相應的真空、高低溫控制功能，滿足航天高低溫熱真空試驗要求。