【摘要】：縱觀人類的探月歷史,月塵問題始終困擾著探月任務(wù)的正常執(zhí)行。尤其我國的載人航天也開展到載人探月極為關(guān)鍵的一步,因此為了確保月面探測(cè)器系統(tǒng)的可靠工作,就必須解決月塵帶來的問題。由于傳統(tǒng)的除塵方法在月表環(huán)境下很難得到良好發(fā)揮,而且目前備受推崇的電簾除塵也存在諸多弊端:如除塵面積有限,驅(qū)動(dòng)能源消耗大等問題。因此本課題利用鑭改性鋯鈦酸鉛(PLZT)優(yōu)異的光電性能,將PLZT受紫外光激發(fā)的數(shù)千伏光電壓施加到被除塵表面,利用靜電吸附特性達(dá)到清除月塵的目的。本文將搭建基于PLZT的光電月塵清除系統(tǒng),并對(duì)光電月塵主動(dòng)清除技術(shù)進(jìn)行研究,具體包括以下幾個(gè)方面:根據(jù)光電除塵系統(tǒng)原理,分析月塵粒子在除塵過程中的受力情況,基于PLZT等效電學(xué)模型建立了其在除塵過程中的等效電學(xué)模型,從而構(gòu)建了除塵電場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型。依據(jù)模型得到了除塵電場(chǎng)強(qiáng)度的影響因素,通過實(shí)驗(yàn)分析其對(duì)除塵電場(chǎng)強(qiáng)度的影響,并進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,驗(yàn)證了除塵電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)學(xué)模型的正確性,為優(yōu)化平板狀除塵電極的構(gòu)型奠定了理論基礎(chǔ)。為解決粒子除塵過程中在被反復(fù)極化而在極板間跳躍的問題,設(shè)計(jì)了帶有絕緣膜的新型電極板構(gòu)型,并通過高速攝像機(jī)從微觀層面驗(yàn)證新型除塵電極板構(gòu)型的可行性;為有效增大除塵極板面積,給出了多片PLZT并聯(lián)驅(qū)動(dòng)和組合式驅(qū)動(dòng)構(gòu)型方案,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析得到可行方案。最后將絕緣膜式極板構(gòu)型和多片PLZT組合式驅(qū)動(dòng)構(gòu)型相結(jié)合,通過實(shí)驗(yàn)從除塵質(zhì)量和除塵電壓兩個(gè)方面驗(yàn)證除塵電極板構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)的正確性與可行性�？紤]月面高低溫環(huán)境和真空環(huán)境,分析了PLZT在多能場(chǎng)耦合作用下的輸出特性變化。結(jié)合月表物理溫度分布,選取更為苛刻的溫度條件,從PLZT工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)兩個(gè)角度出發(fā),通過實(shí)驗(yàn)分析了PLZT光電壓輸出受高低溫環(huán)境的影響規(guī)律,為后續(xù)進(jìn)一步研究提供思路。最后利用真空罩實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)比分析了除塵效率在真空條件和地面條件的差異,驗(yàn)證了真空條件下除塵的可行性。通過實(shí)驗(yàn)分析了不同粒徑粒子被清除的效率,并基于月塵粒子在除塵過程中的受力情況進(jìn)行理論分析,得到光電除塵技術(shù)所適用的除塵粒子粒徑范圍;捕捉粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,利用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得到粒子的帶電量,并驗(yàn)證其與粒子粒徑的關(guān)系。最后進(jìn)行動(dòng)態(tài)除塵實(shí)驗(yàn),以除塵效率為優(yōu)化目標(biāo),得出電極板的最佳除塵運(yùn)動(dòng)速度;搭建除塵系統(tǒng)地面實(shí)驗(yàn)平臺(tái),引入除塵電極板的最佳除塵速度,并模擬太陽能電池板的主動(dòng)除塵過程,驗(yàn)證應(yīng)用光電除塵技術(shù)主動(dòng)除塵的可行性。
【圖文】：

圖 1-1 月塵顆粒 SEM 暗場(chǎng)像）阻擋視野登月艙距離月表越來越近，登月艙外的可見度不斷降低，宇航視線會(huì)被月表的揚(yáng)塵完全隔離。在Apollo12號(hào)登陸過程中，這。在著陸過程中，宇航員的視線完全被月塵阻擋，導(dǎo)致登月艙到一個(gè)坑內(nèi)。雖然此后Apollo登月行動(dòng)采取更為陡峭的下落軌前幾秒還是造成很大的月面揚(yáng)塵并阻擋了宇航員的視線。）附著污染指由于月表自然狀況或者宇航員活動(dòng)造的揚(yáng)塵使月塵附著在宇套、月球車、散熱器、太陽能電池板、照相機(jī)鏡頭上等。如果的光學(xué)鏡頭，月塵會(huì)引起反射光譜向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)，造成圖表土的熱容量、熱電導(dǎo)都比較低，月塵附著在溫控表面會(huì)導(dǎo)致障。Apollo外實(shí)驗(yàn)（EVA）表明，月塵附著并不會(huì)影響輻射面會(huì)單方面增加可見光和紫外光的吸收能量。被月塵覆蓋的設(shè)備

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文面行動(dòng)后就出現(xiàn)了磨損，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在地面在靴子處微流星體保護(hù)層已經(jīng)被磨穿到了損傷[10]。Apollol6號(hào)任務(wù)中，月球車上的子對(duì)其進(jìn)行了清理后，宇航員發(fā)現(xiàn)結(jié)果個(gè)航員Harrison Schmitt的宇航服面罩也受到清晰程度。國內(nèi)北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所月塵磨損試驗(yàn)研究，研究表明在真空環(huán)境。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V476.3

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本文編號(hào)：2684424