小天体采样探测是探索宇宙奥秘及寻找地外稀有资源等的重要手段,已成为未来一段时间内深空探测任务的热点领域之一。文章在总结近40年小天体采样探测发展历程的基础上,系统分析国内外现有小天体采样探测技术的种类、特点和适用性,分析微重力环境下针对接触即走短期着陆采样方式研制的射弹溅射及气动等采样探测技术;提出未来小天体采样探测技术可能的发展趋势,例如针对长期着陆采样返回探测的表面锚固技术及复合高可靠的采样探测技术将成为研究重点。上述分析成果对我国深入开展小天体采样返回任务,把握关键技术,具有一定的指导意义和参考价值。

为探究5B70铝合金高温变形行为,利用Gleeble-1500模拟实验机在不同参数下对该合金进行了热压缩实验,通过ABAQUS有限元分析软件在介观维度建立了5B70铝合金Taylor模型并进行了热压缩模拟,阐述了该合金热变形过程中的组织演变及位错密度分布规律。结果表明:在高温条件下试样的形变是由硬化作用和软化作用共同影响的;多晶体内部分为硬晶粒和软晶粒,在热压缩时硬晶粒的应力较小,但内部位错密度较大,而软晶粒的应力较大,但内部位错密度较小;当温度一定时,5B70铝合金的流动应力随着应变速率的增大而增大,应变速率一定时,该应力随着温度的升高而减小;晶体塑性模拟能够准确地反映5B70铝合金热压缩时的加工硬化及动态软化作用,解释了微观结构变形机理。

针对非焊接航天器舱体结构载荷环境和结构功能集成设计要求,研究了非焊接的大深径比铝合金双锥面结构的多道次旋压整体制造技术。通过ABAQUS仿真和工艺试验件制备获得了大深径比铝合金双锥面结构整体成形关键工艺参数;并对比得出直线轨迹加载方案中各道次材料变形量可控,方案较优;指出了在多道次柔性旋压成形过程中,除旋轮接触点受力变形外,板坯末端是成形缺陷高风险区,易发生翘曲;若变形量可控则产生的波浪和起皱在后道次工艺过程中可消除;最终完成了5B70密封舱缩比工艺试验件的制造。结果表明,多道次柔性旋压成形用于非焊接航天器舱体结构整体制造的可行性得到了验证,解决了金属流线连续、传力路径无间断、基于最优传力路径的非焊接壁板密封舱整体制造难点,可降低航天器结构整体制造时设备吨位,节约模具设计和制造成本,为未来...

在未来深空探测中,水冰资源的获取与转化是地外天体原位资源利用的重要环节。面向地外天体水冰资源原位利用问题,研究了含冰星壤钻取密封与水资源提取转化一体化技术,以实现水、氧、燃料等基本物资的原位补给,支撑深空探测过程关键技术的发展。首先在地面上构建了典型真空低温环境,研制了含冰星壤钻取密封与水冰光热提取利用一体化原理样机,包含星壤钻取、太阳能聚光加热、水资源冷凝与收集和氢氧光电化学合成装置4部分,并在真空低温环境下开展了原理样机试验。结果表明,该一体化技术能够实现含冰星壤的低功耗钻取,土壤输运速率>1.7 kg/h,功耗<100 W,水资源获取速率达26.6 g/h,氢氧分解的总气体产率达12.6 g/h。该研究验证了地外水冰资源提取技术原理的的可行性,同时为解决地外探索中对水氢氧等物资的生产和转化提供了技术支撑。

针对5B70铝合金密封舱体加强筋的微观组织演变问题,基于元胞自动机理论,引入拓扑算法,建立晶粒形核、长大和再结晶模型,研究了单道次微铸锻工序中加强筋的微观组织演变过程,分析了应变量对动态再结晶与静态再结晶晶粒尺寸及体积分数的影响。结果表明:最佳微锻应变量为0.3;在微锻过程中由于塑性变形温度过低,动态再结晶体积分数最大仅为35%,在下一道次的微铸阶段,该组织发生完全静态再结晶,晶粒均匀细小,约为30μm。

针对薄壁长套筒的特点，对加工变形影响因素及其控制方法进行了探讨和模拟分析，并结合分析介绍了套筒的加工工艺方法，为后续同类工件加工打下了基础。