地外天體土壤檢測探測器的製作方法
2023-06-20 06:14:43 1
1.本發明涉及深空探測領域，具體地，涉及一種地外天體土壤檢測探測器，尤其地，涉及一種可應用於地外天體土壤的探測活動中，具備深層土壤探測能力的探測器。
背景技術：
2.近地小行星是指距地球最近距離小於4500萬公裡，未來可能與地球交會的小行星。目前全球已完成軌道編目的近地小行星約為2.3萬顆，小行星撞擊地球將會帶來極大的危害，近地小行星撞擊地球的危害形式包括進入大氣層燒毀、空爆、撞擊陸地或海洋等，較大的小行星不但可引發地震、海嘯、火山爆發，還可能導致全球氣候環境災變，甚至造成全球性生物滅絕和文明消失。現有提出的小行星威脅處置方法包括撞擊、雷射燒蝕等，都需要提前獲知小行星內部結構等特性，以便更好對處置效果進行更精確的預估。除此之外，在行星科學探測活動中，地外天體土壤探測也是重要探測內容之一，地外天體的內部土壤探測所獲得的結果將為行星科學等方面提供重要的數據支撐。
3.專利文獻cn201611021569.1，公開了「一種小型分體式可存活深空探測器「。主要設計了一種前後分體的撞擊式探測器，前體進入到內部、後體停留在表層，中間用電纜連接。但該方案不具備土壤收集探測的能力；
4.專利文獻cn202010762445.9，公開了一種「小型化可生存智能深空高速撞擊器」，該專利採用高加固單元與高集成單元雙系統設計方法，對飛行過程以及撞擊過程中的過載進行採集。但該方案不具備土壤物性監測的能力。
5.專利文獻cn202010152646.7，公開了一種「基於分級防護的模塊化分離式可存活撞擊器」，該專利設計了一種採用三級防護形式對撞擊器的各模塊進行防護，具備撞後生存對外通信能力。該方案仍然不具備土壤物性監測的能力。
6.專利文獻cn201910973335.4公開了一種地外星體土壤巖石自平衡自適應樣品鑽取系統，由鑽取平臺、錨固組件、驅動組件、傳動組件和鑽機組成，鑽取平臺用於存放錨固組件、驅動組件、傳動組件、鑽機及採取到的巖樣；驅動組件用於為鑽取平臺的移動與傳動組件的動作提供動力；傳動組件分別與驅動組件、鑽機連接，用於藉助驅動組件提供的動力實現鑽機位置與姿態的調整，以完成鑽進與取樣的工作，錨固組件用於固定鑽探系統，並在鑽探工作完成時解除鑽取平臺的平臺主體與地外星體之間的連接。該方案雖然能夠獲取深層土壤，但仍未具有土壤物性監測與土壤分析能力。
技術實現要素：
7.針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種地外天體土壤檢測探測器。
8.根據本發明提供的一種地外天體土壤檢測探測器，包括外殼、土壤收集結構以及土壤測試結構；所述土壤收集結構設置在所述外殼上；
9.所述土壤收集結構包括收集孔與凸臺；凸臺設置在所述外殼上，所述凸臺頂部高出外殼外表面，所述收集孔的開口端的一側設置在所述凸臺頂部，所述收集孔的開口端的
另一側設置在所述外殼外表面；所述收集孔將外殼的內外部連通；
10.所述土壤測試結構設置在所述收集孔內。
11.優選地，所述土壤收集結構的數量為多個，且多個土壤收集結構沿所述外殼的周向布置。
12.優選地，所述土壤測試結構包括熱物性探測器、電物性探測器；所述熱物性探測器、電物性探測器分別設置在不同的收集孔內。
13.優選地，還包括加熱片、導管以及揮發分檢測儀；
14.所述揮發分檢測儀設置在所述外殼內，所述加熱片貼在收集孔外壁；
15.所述收集孔通過所述導管與所述揮發分檢測儀連接。
16.優選地，所述外殼為子彈形。
17.優選地，所述收集孔的軸線與所述外殼的軸線的夾角為銳角。
18.優選地，所述熱物性探測器、電物性探測器通過螺紋連接安裝在收集孔內。
19.優選地，還包括發射天線；所述發射天線與外殼通過螺紋連接；
20.所述發射天線與揮發分檢測儀、熱物性探測器、電物性探測器電連接。
21.優選地，所述土壤收集結構的數量為4個，所述4個土壤收集結構具有的收集孔分別為第一收集孔、第二收集孔、第三收集孔、第四收集孔，所述第一收集孔、第二收集孔、第三收集孔、第四收集孔沿所述外殼周向均勻布置。
22.優選地，所述熱物性探測器、電物性探測器分別安裝在第一收集孔第二收集孔中；
23.所述加熱片的數量為2個，2個加熱片分別貼於第三收集孔、第四收集孔的外壁。
24.與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
25.1、本發明通過在外殼的周向布置四個土壤收集結構，實現收集土壤，並通過土壤測試結構進行土壤物性分析，滿足了地外天體土壤探測的需求，為行星科學等方面提供了重要的數據支撐。
26.2、本發明通過發射天線的設置，實現了將收集的探測數據通過天線發送給外界接收設備的功能，使人們能夠遠程分析土壤狀態。
27.3、本發明通過子彈型外殼的設計，使地外天體土壤檢測探測器能夠撞擊侵徹到地外天體較深位置，得到地外天體較深位置的土壤信息。
附圖說明
28.通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：
29.圖1為本發明的結構示意圖；
30.圖2為圖1的立起示意圖；
31.圖3為圖1的主視示意圖；
32.圖4為圖1的側視示意圖；
33.圖5為本發明剖面示意圖；
34.圖6為本發明體現土壤收集結構與土壤測試結構的剖面示意圖；
35.圖7為本發明土壤收集結構與土壤測試結構的放大圖；
36.圖8為本發明爆炸示意圖；
37.圖9為熱物性探測器的正視示意圖；
38.圖10為熱物性探測器的三維示意圖；
39.圖11為電物性探測器的正視示意圖；
40.圖12為電物性探測器的三維示意圖；
41.圖13為本發明土壤收集結構與加熱片剖面示意圖；
42.圖14為圖13局部的放大圖。
43.圖中示出：
44.具體實施方式
45.下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
46.實施例1：
47.本發明提供了一種地外天體土壤檢測探測器，如圖1-5以及圖8所示，包括外殼1、土壤收集結構7、土壤測試結構、加熱片6、導管10、揮發分檢測儀2以及發射天線3；
48.如圖1-5所示，所述外殼1為子彈形，外殼1頭部為卵形，有利於地外天體土壤檢測探測器撞擊侵徹到地外天體的內部。
49.所述土壤收集結構7設置在所述外殼1上；
50.如圖5-7所示，所述土壤收集結構7包括收集孔8與凸臺9；凸臺9設置在所述外殼1上，所述凸臺9頂部高出外殼1外表面，在一個優選例中，所述收集孔8的開口端11設置在所述凸臺9上靠近外殼1頭部的一端與外殼1的交界處，所述收集孔8的開口端11的一側設置在所述凸臺9頂部，所述收集孔8的開口端11的另一側設置在所述外殼1外表面；所述收集孔8將外殼1的內外部連通，在撞擊過程中將土壤收集在收集孔8中。所述收集孔8的軸線與所述
外殼1的軸線的夾角為銳角，便於進行土壤收集。所述收集孔8與凸臺9的設計可在撞擊過程中將土壤被動擠入到收集孔8中，具體的，所述凸臺9頂部高出外殼1外表面的設計，在撞擊侵徹過程中，用於阻擋土壤，使得土壤被周圍的壓力擠入到收集孔中。
51.所述土壤測試結構設置在所述收集孔8內。
52.所述土壤收集結構7的數量為多個，且多個土壤收集結構7沿所述外殼1的周向布置。
53.所述土壤測試結構包括熱物性探測器4、電物性探測器5；所述熱物性探測器4、電物性探測器5分別設置在不同的收集孔8內。在一個優選例中，所述熱物性探測器4、電物性探測器5通過螺紋連接安裝在收集孔8內。
54.所述揮發分檢測儀2設置在所述外殼1內，在一個優選例中，揮發分檢測儀2通過螺紋與所述外殼1連接。所述加熱片6貼在收集孔8外壁，可對收集孔8內部的土壤進行加熱，使得土壤內揮發分通過導管10進行到揮發分檢測儀。在一個優選例中，所述加熱片6安裝在沒有設置熱物性探測器4、電物性探測器5的收集孔8外壁。所述收集孔8通過所述導管10與所述揮發分檢測儀2連接。
55.所述發射天線3與外殼1通過螺紋連接；所述發射天線3與揮發分檢測儀2、熱物性探測器4、電物性探測器5電連接，可將收集的探測數據，通過天線發送給外界接收設備。
56.實施例2：實施例2為實施例1的一個優選例。
57.在外殼1的中間部分軸對稱布置有4個土壤收集結構7；其中兩個收集孔8分別安裝熱物性探測器4、電物性探測器5，另外兩個收集孔8通過導管10與揮發分檢測儀2相連接。具體的，所述4個土壤收集結構7具有的收集孔8分別為第一收集孔81、第二收集孔82、第三收集孔83、第四收集孔84，所述第一收集孔81、第二收集孔82、第三收集孔83、第四收集孔84沿所述外殼1周向均勻布置。
58.如圖5-7所示，熱物性探測器4、電物性探測器5分別安裝在第一收集孔81第二收集孔82中。
59.如圖9、圖10所示，熱物性探測器4整體外形為圓柱形，其後端為第一外螺紋結構41，所述第一外螺紋結構41與第一收集孔81採用螺紋連接，熱物性探測器4前端所具有的3根第一探針42在撞擊侵徹過程中被收集的土壤包覆用於進行熱物性探測。
60.如圖11、圖12所示，電物性探測器5整體外形為圓柱形，其後端為第二外螺紋結構51，所述第二外螺紋結構51與第二收集孔82採用螺紋連接，電物性探測器5前端所具有的2根第二探針52在撞擊侵徹過程中被收集的土壤包覆用於進行電物性探測。
61.如圖13、圖14所示，所述加熱片6的數量為2個，導管10的數量為2個。2個加熱片6分別貼於第三收集孔83、第四收集孔84的外壁，用於加熱內部土壤。第三收集孔83、第四收集孔84分別通過不同的導管10與揮發分檢測儀2連接，使得加熱後的揮發份土壤能通過導管10進入到揮發分檢測儀2中。第三收集孔83的整體結構組成與第四收集孔84完全相同。
62.本發明的工作原理如下：
63.本發明採用撞擊擠入式的方法收集地外天體的土壤，在撞擊過程中，卵形頭部面向目標表面，撞擊侵徹進入到目標天體內部，在撞擊過程中，土壤受到凸臺9的阻擋以及周邊的土壤壓力進入到收集孔8中；探測器周圍的土壤被擠入到突起的收集孔8中後，分別與熱物性探測器4、電物性探測器5進行接觸，可用於土壤的熱電物性探測，第三收集孔83、第
四收集孔84的筒壁處貼有加熱片6用於對孔內土壤進行加熱，使得土壤中的可揮發成分氣化並通過導管10揮發到揮發分檢測儀2中，進行土壤揮發分檢測。
64.本發明通過在探測器外殼1的四周對稱布置四個土壤收集結構7，實現土壤收集。本發明採用撞擊擠入式的方法收集地外天體的土壤，並通過與土壤接觸的物性探針進行土壤物性分析，除此以外，還通過加熱片6加熱收集孔8內的土壤，使其揮發出微量成分，再利用揮發分檢測儀2進行土壤揮發分的檢測以實現土壤的監測與分析。
65.本發明的通過撞擊形式進入到目標天體地表內部一定的深度，並對目標天體的土壤情況進行探測，並通過發射天線3能夠將探測得到的數據傳輸到中繼衛星，最後傳回地球，為小行星防禦處置以及地外行星探測提供技術支持。
66.在本技術的描述中，需要理解的是，術語「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本技術的限制。
67.以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變化或修改，這並不影響本發明的實質內容。在不衝突的情況下，本技術的實施例和實施例中的特徵可以任意相互組合。