[发明专利]一种月球样品采样密封熔焊机构

说明书

技术领域

本发明涉及太空采样密封装置，主要涉及一种月球样品采样密封熔焊机构。

背景技术

发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是人类航天活动的三大领域。重返月球，开发月球资源，建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。

自从20世纪中叶以来，人类就不断地对月球进行探索。自1958年至1976年，美国和苏联共发射108个月球探测器，成功或者部分成功52个。月球探测取得划时代的成就。美国Apollo计划和苏联的Luna计划分别进行了载人和不载人的登月取样，共获得382.0211kg的月球样本。其中美国Apollo计划采集月球样本约381.7kg，苏联Luna计划采集月球样本约0.3211kg。

“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制，主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。根据我国探月工程三期的总体规划，要求实施月球样品的自动采集返回，并在地面实验室对月球样品进行系统的矿物学分析与研究，以期深化对月球和地·月系统演化的研究。月球样品封装容器在地·月轨道飞行中要经历复杂空间环境条件，考虑到月球样品封装的可靠性要求，在月壤样品自动封装技术的研究中必须重视空间环境因素。探月三期工程的任务是月球样品的自动取样返回。

目前对月球采样封装技术的研究主要是美国的阿波罗计划和前苏联的luna计划。已经采用过的采样密封方式主要有O型圈密封、金属挤压铟银合金密封两种。在“阿波罗”计划中，曾经采用了O型圈密封作为收集装置的一次密封，在二次密封的过程中，使用了金属挤压铟银合金的方式，效果还是有一定的可靠性的。

在前苏联发射的Luna系列的月球探测器中，其容器采用的是橡胶密封方式，其中Luna 24采用3层取样管，柔性内管和岩心被缠绕在卷鼓螺旋槽中，使大于2m的岩心可容纳在40cm高的返回舱中。在这种采样机构的保证下，Luna系列月球探测器共完成了3次无人月球样品采集返回的任务。

对于熔焊密封技术，美国NASA对于这一方面有一定的研究。NASA曾研究过通过熔化铟或其他低熔点钎料来实现密封作用，但是由于种种原因，这些机构都没有应用到实际的采样装置上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种月球样品采集及返回装置的密封机构，这种机构是一种密封性能可靠、结构简单、可以有效的保护样品再返回过程中不受污染的密封机构。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种月球样品采样密封熔焊机构，它包括：桶身、桶盖、钢垫、铟银合金圈、绝热陶瓷垫圈、加热丝和O型圈等；其中，在桶身凸缘处加工开有沟槽，在沟槽内安装有已经加工成型的铟银合金圈；在桶盖上开有O型圈槽，O型圈安装于O型圈槽内；在钢垫上加工有用于安装绝热陶瓷垫圈的台阶，并将绝热陶瓷垫圈安装于该台阶上；加热丝放置在绝热陶瓷垫圈上；桶身、桶盖和钢垫由上到下依次同心连接；

进一步地，所述的铟银合金圈加工成U型，尺寸由沟槽尺寸而定；

进一步地，所述的陶瓷垫圈加工成U形，用来放置加热丝，并且提高加热效率。

本发明具有的有益效果是：

1、在月球环境中，月表温度较低，而常用的O型圈密封的工作温度不能满足环境温度过低的情况，所以设计这种金属密封的方式来实现在低温环境下的密封过程；

2、通过加热使得铟银合金熔化后与密封板可以进行充分的表面接触，待冷却后可以得到较好的密封效果；

3、与金属挤压密封相比，这样的密封方式可以避免在密封过程中由于震动而造成的焊料与密封元件结合不紧密的现象；

4、由于在太空中，外接没有大气层的缘故，所以在热传递的过程中不存在由大气造成的热损失，所以对电热丝的发出的热量可以得到充分的利用，从而达到一定的减小功耗的作用；

5、这种密封方式不需要由外接提供较大的压紧力来保证密封的可靠性，只需要将桶盖与桶身以同轴方式接合就可以通过加热来实现整个焊接密封的过程。相比较较为常用的月球采样密封技术，熔焊密封技术具有更高的可靠性，更好的密封效果以及自我调整的能力。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图。

图2是本发明的整体结构剖面图。

图3是本发明的整体结构爆炸视图。

图中，桶身1、桶盖2、钢垫3、铟银合金圈4、绝热陶瓷垫圈5、加热丝6、M6螺栓7、M6螺母8、O型圈9、O型圈槽10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。