基于交变电场的月表除尘方法研究进展

实施月球表面探测时, 月表尘埃物质容易在探测设备表面沉积并造成严重不利影响. 近年来交变电场 除尘方法被认为是在月表进行尘埃防护的有效手段, 但要使该方法实用化, 仍需要弄清除尘的机理, 确定相关 影响的因素, 以便进行优化设计. 本文从实现交变电场的电帘出发, 分别介绍电帘表面的交变电场分布、颗粒 在电帘表面的受力状态、颗粒群运动过程中的摩擦电荷分布、颗粒运动的模拟方法、颗粒运动过程、除尘效 率和能耗的理论和实验研究, 并对自清洁太阳能电池板系统的设计与制备进行了总结. 对颗粒的起跳过程、静 电的生成和除尘效率影响因素等普遍关注的问题进行了细致的讨论和总结, 指出了颗粒的带电量对起跳过程 的关键作用. 最后, 对该除尘防尘存在的问题进行了归纳, 并展望了该领域的发展趋势.      

月表尘埃颗粒带电的机理及应用研究

研究月尘颗粒在电子束环境下以及紫外源辐照下的带电机理,利用数值方法模拟月尘颗粒在不同背景环境下的充电过程,以探索月表尘埃颗粒的带电机理,进而便于地面月尘环境模拟装置选择合适的月尘带电方式进行空间模拟实验.给出了尘埃在电子束环境下的充电方程,并将紫外辐射带电与具体应用相结合.通过模拟结果可知,在电子束环境下,月尘表面的电荷数随粒径尺寸增大,随电子枪辐照束斑半径减少,随电子枪流强的增加而增多;在紫外源的辐照下,月尘表面电荷数随颗粒尺寸的增大以及紫外线辐照度的增加而增多.由月尘颗粒受太阳紫外辐照带电的数值模拟结果可知,月尘需要在太阳长时间的辐照下才可以带上可观的电荷数,地面模拟该过程需增加辐照源来加速实验.通过模拟结果的分析比较并结合"空间环境模拟装置"中对月尘舱的设计要求,最终优选紫外源辐照带电方式作为月尘颗粒的带电方案.     

航天探月工程科研成果转化的教学实验：仿生荷叶掺铝氧化锌薄膜应用于月尘防护

面向国家航天探月重大需求,将科研项目“仿生荷叶超疏水微纳结构防月尘性能研究”转化为本科生实验,主要内容为利用原子层沉积技术制备铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜,结合水热法制备具有二级微纳结构的AZO涂层材料。该实验航天背景特色强,涉及化学、材料、航天等多学科交叉融合。学生从薄膜制备、表征技术、探讨除尘以及晶体生长机理等4个方面接受基本科研训练,与探月工程同频共振,有利于增强学生实践能力,使学生潜移默化感知社会脉搏,引导学生从事航天事业。     

月尘被动防护技术的最新研究进展

月球的特殊环境使月尘具有导电等特殊的性质,极易黏附在探测仪器上造成设备的失效,给探月工程带来极大的危害,因此国内外众多研究组针对月尘危害展开深入研究.本文从黏附机理、防护方法和实验测试几方面对月尘的被动防护技术进行综述和展望.首先,阐述了月尘对探测设备造成的不利影响及影响因素,进而具体论述月尘黏附的机理,详细介绍造成黏附的两种主要作用力的理论基础.然后,针对不同作用机理系统阐述了降低月尘颗粒黏附力的主要方法,对月尘被动防护技术的最新进展进行了总结.最后,结合防护方式的不同,总结了测试月尘黏附力的方法,从而为有效实现探测设备表面月尘防护奠定基础.     

月尘静电浮扬现象的理论模拟

对月球上的月尘静电浮扬现象进行了理论研究,对比分析了影响月球表面静电浮扬强弱的主要因素．研究过程分为两个步骤:首先采用一维PIC（particle in cell）模拟计算了月尘和月球表面的充电过程,然后基于这一结果引进试验粒子,对月尘的静电浮扬现象进行了分析研究．结果表明月尘的静电浮扬主要受两个因素的影响:太阳角和月尘颗粒的大小．月尘静电浮扬现象在日出日落时分更容易发生,即太阳角越小越容易引起剧烈的月尘浮扬现象;并且月尘粒径越小,其浮扬高度越高．