摘要：高强度的月壤水冰组构通常采用高频冲击钻进、高速动能侵彻等方式实现原位探测,探测机具与月壤水冰组构之间存在复杂的动力学关系,探测机具在设计的过程中应充分考虑月壤水冰的动力学特性。提出一种利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)实现超低温月壤水冰模拟样本的动力学特性测试的试验方法。利用SHPB试验系统,对–170℃极低温状态下3种不同含水率的月壤水冰模拟物开展了动态力学特性测试。通过分析试验结果,得到了不同应变率条件下月壤水冰模拟物的强度参数,总结出了月壤水冰模拟物应变率增强效应的规律;结合不同含水率样本SHPB试验的反射波频谱特性存在明显的差异的特性,提出一种基于钻具冲击反射波特性的月壤水冰含量辨识方法。可为月球水物质“探–采–用”探测器系统的研制工作提供有效参考。

摘要：月面通常由细颗粒粉末状月壤覆盖,利用侵彻器可实现次表层月壤的探测。在侵彻器与月壤相互作用的过程中,为研究侵彻器结构及科学载荷缓冲结构的抗冲击性能、不同剖面组构的抗侵彻性与辨识性,以及侵彻后对月壤的扰动强弱,开展了100~260 m/s全尺寸侵彻器对3类月壤模拟样本的侵彻试验。试验结果表明,约3×10^(4) g过载下侵彻器结构完好,载荷运行正常;侵彻无硬层月壤模拟样本靶标时,滤波后侵彻器过载峰值约1000 g;侵彻月岩或水冰模拟样本靶标时,滤波后侵彻器过载峰值为无硬层月壤模拟样本靶标的5倍以上,弹载记录仪可对不同强度成层模拟样本靶标进行辨识;在弹道终点处,距侵彻器约20 mm范围内的颗粒类模拟样本靶标表现为扰动破碎,中值粒径最多降低约70%。可为探月四期探测工程探测器设计提供参考。

摘要：为获得月球永久阴影区冻土的剪切强度特性,分析了月球冻土的矿物成分、粒径分布、干密度、含水率、赋存温度等物理特性,提出了月球冻土的模拟物制备与参数检测方法。基于变角剪切试验(Variable-Angle ShearTest,VAST)方法,开展了斜长质和玄武质原料混配、干密度1.71g/cm^(3)(相对密实度100%)、含水率3.7~9.5wt%、温度低于-180℃的模拟月球冻土剪切强度测试。试验结果表明:模拟月球冻土在低围压下的剪切破坏模式以剪断面上的脆性断裂为主,随围压升高,模拟月球冻土的脆性降低、延性增加,破坏模式转变为整体压剪破坏,表观剪切强度下降;按直线型莫尔-库伦准则对模拟月球冻土在低围压下的剪切强度参数计算,结果显示其内聚力随含水率增加而近似线性增加,内摩擦角基本不随含水率变化,取值在50°~53°。