近日,安徽建筑大学蔡国军教授CPTULAB团队研制出可规模化制备的模拟火星土壤“AJZU-1”,为火星风化层工程特性研究及相关试验提供了新的基础条件。
研究团队以“天问一号”祝融号在乌托邦平原获取的原位探测数据为主要依据,结合国内外火星探测公开资料,选取不同国家地区的玄武岩、磁铁矿、赤铁矿等作为主要原料,通过约束优化算法拟合典型火星表土的主要元素组成,并采用多级破碎与分级筛分工艺重构颗粒级配和颗粒形貌,使AJZU-1在化学成分、矿物组合、粒径分布及关键物理力学性质等方面与典型火星风成沉积物具有较好相似度。测试结果表明,AJZU-1性能稳定、参数可控,具备批量制备条件,适用于在地面环境中开展火星着陆区地基响应、巡视器行走与越障性能、取样与钻进工艺优化以及行星工程地质相关科学和工程问题的模拟研究,该项研究得到了深空探测实验室的支持。
图1 AJZU-1模拟火星土壤
此前,蔡国军教授团队已围绕火壤工程地质原位探测技术发表综述性成果,通过总结已有火星探测任务着陆区火壤物理力学特性,分析了触探、机械臂采样、钻取、物探及空间遥感等技术在火壤探测中的适用性与局限性,并提出将孔压静力触探(CPTU)用于未来火星原位测试的构想与技术路线。
AJZU-1的研制为上述技术路线和方法在地面条件下的验证提供了可控介质支撑,有助于在实验室环境中开展探头结构设计、传感单元集成及数据解释方法的可行性评估。目前相关工作仍处于探索阶段,其成果将为未来火星工程地质评价和智能原位探测技术储备提供更为扎实的技术储备。
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