超临界二氧化碳射流火星采样技术研究.pptxVIP

超临界二氧化碳射流火星采样技术研究汇报人：2024-01-22

CATALOGUE目录引言超临界二氧化碳射流技术原理火星采样任务需求分析超临界二氧化碳射流火星采样器设计仿真实验与结果分析现场试验与验证总结与展望

引言01CATALOGUE

研究背景与意义火星探测任务需求随着人类对火星探测的深入，获取火星表面和次表面样本对于揭示火星地质演化和寻找生命迹象具有重要意义。超临界二氧化碳射流技术超临界二氧化碳射流技术作为一种新型的无损采样方法，具有高效、环保、安全等优点，在火星采样中具有潜在应用价值。推动火星探测技术发展超临界二氧化碳射流火星采样技术的研究有助于推动火星探测技术的发展，为未来火星采样返回任务提供技术支持。

国内在超临界二氧化碳射流技术方面已有一定的研究基础，但在火星采样应用方面尚处于起步阶段。国内研究现状国外在超临界二氧化碳射流技术应用于火星采样方面已有较为深入的研究，并取得了一定的成果。国外研究现状随着火星探测任务的深入和技术的进步，超临界二氧化碳射流火星采样技术将朝着更高效率、更安全和更环保的方向发展。发展趋势国内外研究现状及发展趋势

研究目的：本研究旨在探究超临界二氧化碳射流技术在火星采样中的应用潜力，评估其采样效率、安全性和环保性，为未来火星采样返回任务提供技术支持。研究目的和内容

研究内容超临界二氧化碳射流技术原理及特性研究；火星表面和次表面样本特性分析；研究目的和内容

超临界二氧化碳射流火星采样器设计；采样器性能仿真与实验研究；采样器安全性与环保性评估。研究目的和内容

超临界二氧化碳射流技术原理02CATALOGUE

03可调性通过调整温度和压力，可以改变超临界二氧化碳的物理化学性质，以适应不同的采样需求。01高密度超临界二氧化碳的密度远高于气态二氧化碳，使其具有更强的冲击力和携带能力。02高扩散性超临界二氧化碳的扩散系数较大，能够快速渗透到岩石和土壤中，提高采样效率。超临界二氧化碳性质

超临界二氧化碳在高压下通过喷嘴高速喷射，形成射流。高速喷射剪切作用涡旋运动射流在喷射过程中受到周围介质的剪切作用，使其不断破碎和分散。射流在喷射过程中产生涡旋运动，增强了其与周围介质的混合和相互作用。030201射流形成机制

123超临界二氧化碳射流在喷射过程中需要保持稳定的流动状态，避免出现湍流或涡旋等不稳定现象。流动稳定性射流在喷射过程中需要保持一定的结构稳定性，以确保其能够有效地破碎和分散目标物质。结构稳定性超临界二氧化碳射流需要适应火星表面的复杂环境，包括大气压力、温度、风速等因素的变化。环境适应性射流稳定性分析

火星采样任务需求分析03CATALOGUE

大气环境火星大气稀薄，主要由二氧化碳构成，气压低，存在尘暴等恶劣天气。地表地形火星表面地形复杂，包括平原、高山、峡谷、撞击坑等多种地貌。温度条件火星表面温度差异大，昼夜温差可达几十度，且存在极端低温。火星表面环境特点

采样深度要求能够采集到火星表面以下一定深度的土壤和岩石样本。采样精度确保采集到的样本具有代表性，能够真实反映火星表面的物质组成和地质特征。采样量需要满足科学分析所需的样本量，同时要考虑采样器的容量和重量限制。采样任务目标与要求

射流压力喷嘴结构控制精度能源供应采样器设计参数确定超临界二氧化碳射流的压力需要足够高，以穿透火星表面较硬的岩石层。采样器需要具备高精度的控制系统，以确保在复杂的火星表面环境中实现精确采样。喷嘴的设计需要考虑到射流形状、能量分布以及对周围环境的扰动。考虑到火星表面的能源获取难度，采样器需要采用高效、可靠的能源供应方案。

超临界二氧化碳射流火星采样器设计04CATALOGUE

设计轻巧、紧凑的采样器结构，以适应火星表面的复杂环境。采样器结构设计构建高效、稳定的超临界二氧化碳射流系统，实现火星表面物质的快速、精确采样。射流系统设计开发智能控制系统，实现采样器的自主导航、定位及采样操作。控制系统设计总体设计方案

高压泵设计研发高性能高压泵，提供稳定的超临界二氧化碳供应。传感器选型与优化选用高精度、高稳定性的传感器，实现对火星表面环境的实时监测与数据反馈。喷嘴设计针对火星表面物质特性，设计专用喷嘴形状及参数，优化射流效果。关键部件设计与优化

通过实验验证采样器的采样效率，确保满足火星探测任务需求。采样效率评估测试超临界二氧化碳射流的稳定性，确保在实际应用中能够可靠运行。射流稳定性评估在不同模拟火星环境条件下进行采样器性能测试，验证其环境适应性及可靠性。环境适应性评估采样器性能评估

仿真实验与结果分析05CATALOGUE

为了模拟火星表面的真实环境，实验在低温、低压和CO2浓度较高的条件下进行。实验环境设置不同的射流压力、温度和流量，以研究这些参数对采样效果的影响。射流参数使用与火星表面土壤成分相似的模拟土壤进行采样实验。采样