火星鉆探取樣是火星探測的重要任務(wù)環(huán)節(jié),火星硬巖地層的有效鉆進(jìn)是目前火星探測取樣面臨的主要難題。文章在分析比較目前主要航天國家深空探測采樣技術(shù)特點(diǎn)與局限的基礎(chǔ)上,論述了火星大氣豐富的二氧化碳資源轉(zhuǎn)化利用的可行性,提出了超臨界二氧化碳射流火星采樣技術(shù),分析了超臨界二氧化碳射流火星硬巖輔助鉆進(jìn)的機(jī)理、優(yōu)勢、應(yīng)用前景和關(guān)鍵科學(xué)問題,為火星探測裝置的改進(jìn)和火星采樣技術(shù)的創(chuàng)新提供參考。

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1CO2相態(tài)變化規(guī)律

SC-CO2是CO2在超過臨界溫度31.1℃和臨界壓力7.38MPa的條件下形成的一種特殊的超臨界狀態(tài)流體(見圖1)。CO2進(jìn)入超臨界態(tài)后,顯現(xiàn)出許多獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),具有液體的高密度,又具有氣體的低黏度和高擴(kuò)散系數(shù),有良好的傳質(zhì)性能[21]。此外,SC-CO2的臨界條件....

圖2常規(guī)水致裂巖石示意圖

SC-CO2流體密度大,流動性強(qiáng),攜巖效果優(yōu)于空氣和水,且多種工況下攜帶能力較好。沈忠厚等人[23]用數(shù)模實(shí)驗(yàn)對不同黏度、不同密度的SC-CO2流體在水平井段的攜巖規(guī)律進(jìn)行了模擬,計(jì)算結(jié)果表明:SC-CO2流體的攜巖能力比水大幅提高,而且隨密度和黏度的增加而增強(qiáng)。宋維強(qiáng)等人[34....

圖3超臨界二氧化碳射流致裂巖石示意圖

圖2常規(guī)水致裂巖石示意圖2.2SC-CO2射流火星輔助破巖可行性及應(yīng)用前景

圖4超臨界二氧化碳火星取樣系統(tǒng)

以射流破巖與鉆進(jìn)采樣技術(shù)研究基礎(chǔ)為依托,本文提出了SC-CO2火星鉆進(jìn)取樣方法。在火星原位制取SC-CO2基礎(chǔ)上,利用SC-CO2射流輔助火星硬巖地層破碎,實(shí)現(xiàn)減阻降溫,提高鉆進(jìn)取樣效率。在裝置設(shè)計(jì)上,火星取樣系統(tǒng)主要由SC-CO2射流制取裝置、巖石鉆進(jìn)裝置、錨固穩(wěn)定裝置和樣品篩....

本文編號：4007067