面向深空探测的星球钻取采样技术综述

唐钧跃，邓宗全，陈崇斌，王印超，全齐全，姜生元，唐德威

(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，哈尔滨150001)



面向深空探测的星球钻取采样技术综述

唐钧跃，邓宗全，陈崇斌，王印超，全齐全，姜生元，唐德威

(哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，哈尔滨150001)

回顾国内外星球钻取采样技术发展现状的基础上，详细论述了星壤的物理力学特性及模拟星壤制备工艺，着重分析了钻进取心特性实验及理论研究成果，深入剖析了包含钻进状态参数辨识及自主钻进控制在内的星球自适应钻进规程关键技术问题。在此基础上，以我国探月三期工程无人钻取采样任务为研究背景，提出了对星球钻取采样技术的展望与建议。

深空探测；星球钻取采样；星壤；钻进取心特性；自适应钻进

0 引 言

对未知世界的探索，是人类发展的永恒动力；对茫茫宇宙的认知，是人类进步的不懈追求[1-2]。从1957年第一颗人造地球卫星Sputnik发射成功，到1969年人类首次踏足月球并收集月壤样品，再到2014年Rosetta号着陆于67P号彗星表面开展原位土体探测，人类的深空探索已基本覆盖太阳系内绝大数的行星、卫星及小行星等天体。针对未来星球探测任务，当前亟需一种稳定可靠地到达指定目标深度并有效采集土体样本的实现方式。相较于其他土体破坏方法，钻取采样借助采样钻具的回转和进尺耦合运动可相对高效、便捷、稳定地去除表层土体，在获取沿深度方向星壤样品的同时，可显著减少对周围原位星壤的破坏，因此该方法当前已被广泛地应用于各国地外天体探测任务[3]。……