[发明专利]一种模拟月壤中含水冰形状的制备方法

说明书

一种模拟月壤中含水冰形状的制备方法属空间资源探测技术领域，本发明通过先加压、加热，然后再快速降温冷冻方式，能实现水冰表面与模拟月壤颗粒间的快速胶结，同时也能实现月球永久阴影区一定深度下水冰月壤的定量尺寸和形状的制备，模拟了月球南极永久阴影区坑底含水冰月壤可能的存在形态，在一定程度上反映出永久阴影区一定深度条件下月壤的剖面特征，这不仅能为月壤水冰挖掘机具的验证和定标试验提供一种样本，对于月球原位水资源也具有重要意义。

技术领域

本发明属空间资源探测技术领域，具体涉及一种模拟月壤中含水冰形状的制备方法。

背景技术

嫦娥七号预计要在2024年发射，该任务计划探索月球南极，那里覆盖着高地型的模拟月壤，而且月球南极月壤的矿物成分及粒径分布与高地月壤相似。根据相关文献，月球南极永久影响区蕴含着水冰。水是孕育生命的必需物质，是地球生命在地外空间能够生存延续的基础。含水冰月壤是未来着陆行走，钻采取样和原位资源利用的直接载体，对于月球探测有着重要影响。现有的模拟月壤主要为月海和高地这两种类型。含水冰模拟月壤较少。现有含水冰月壤模拟方法主要是：水混壤，冰混壤和气混壤。根据相关文献，永久阴影区坑底3-4米处水冰赋存形态可能是块状水冰与干壤的混合物。块状水冰的形状可能是多样的，而且块状水冰表面被极区月壤所包裹，水冰表面与月壤胶结在一起。永久阴影区坑底3-4米处月壤的密实度可能会较高(相对密实度为70％-99％)。因此，为了月球水冰的原位资源利用，也为月壤水冰挖掘试验提供了一种样本，急需一种含水冰模拟月壤的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种含水冰模拟月壤定量制备方法，通过控制压力和环境温度，模拟月球南极永久阴影区坑底水冰月壤的存在形态，为月壤水冰挖掘机具验证及定标试验提供了一种样本。

1.本发明的一种模拟月壤中含水冰形状的制备方法，包括下列步骤：

1.1前期准备：

1)容器1为无盖圆筒，其外径D1为130-135mm，内径D2为132-136mm，高度h1为100-105mm；

2)冰块2的形状分别为球体a、立方体b、长方体c、三棱锥d、圆锥e和圆柱体f；

冰块2的具体尺寸范围：

球体a的半径为40-45mm；

立方体b的边长为80-85mm；

长方体c的长为70-75mm，宽为70-75mm，高为80-85mm；

三棱锥d的底边长为高为80-85mm；

圆锥e的底半径为40-45mm，高为80-85mm；

圆柱体f的直径为80-85mm，高为80-85mm；

3)模拟月壤3：分为底层模拟月壤5、中层模拟月壤6和顶层模拟月壤7，其粒径处于真实Apollo-16月壤的粒径范围为10-1000μm。

4)砝码4：直径D4为128-133mm，厚度h4为20-25mm，重量为5-7.5kg；

1.2步骤1.1所述的容器1、冰块2、模拟月壤3和砝码4在-15至-10℃的冷冻室中预冷,使容器1、冰块2、模拟月壤3和砝码4达到热平衡；

1.3在容器1的底部铺设底层模拟月壤5，并压实到75％的密实度，厚度为8-10mm；

1.4将步骤1.1确定几何形状的冰块2垂直放入容器1的中心位置，然后将中层模拟月壤6倒入容器1中，使模拟月壤上表面高出确定几何形状的冰块2表面5-8mm,将中层模拟月壤6压实到85％的密实度，压实后的中层模拟月壤6厚度为75-80mm；