火星大气环境模拟装置的制作方法

本实用新型属于行星与空间环境模拟装置的技术领域，尤其涉及一种火星大气环境模拟装置。

背景技术：

《2016中国的航天》白皮书明确要求实施中国首次火星探测任务，突破火星环绕、着陆、巡视探测等关键技术。计划2020年实施火星探测计划，一步实现“绕、落、回”工程目标。为了使航天器能够适应其运行环境，航天器通常在研制生产阶段开展航天器试验，其中包括空间环境模拟试验。对于火星飞行器而言，其在运行中要经受火星表面的压力与大气环境。本发明正是为解决在实验室模拟火星表面的大气环境，包括大气构成、环境温度、大气压力参数，验证并提高火星飞行器在降落火星表面和在火星表面工作时的环境适应性与可靠性。2020年发射首颗火星探测器，实施环绕和巡视联合探测。开展火星采样返回、小行星探测、木星系及行星穿越探测等的方案深化论证和关键技术攻关，适时启动工程实施，研究太阳系起源与演化、地外生命信息探寻等重大科学问题。为满足航天5院等航天院所的试验服务需求，提出了模拟火星空间环境的实现手段。

在现有技术方案中，基本是采用氮气来模拟火星表面的大气组成成分，而在火星表面大气密度约为地球大气密度的1％，大气主要成分是co2，不能实际模拟火星表面大气层的气体组成。同时火星表面气压在600～900pa，考虑到飞行器相对于火星大气环境，现有火星飞行器经受的工作环境压力范围约为1350-150pa，所以模拟火星环境表面压力时，需要使真空舱内的压力精确达到试验要求值，现有系统在压力小于等于100pa时，控制精度为±2pa；压力在1000pa～100pa时，控制精度为±5pa；压力大于等于1000pa时，控制精度为±10pa。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术中的问题，本实用新型提供了一种火星大气环境模拟装置，其具有可在真空舱内形成精确负压的优点。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种火星大气环境模拟装置，包括真空舱和设置在真空舱内的热沉，还包括均与所述真空舱连通的预抽泵和前级泵，所述前级泵与所述真空舱之间至少设置有一组真空管路，所述预抽泵与所述真空舱之间设置有预抽阀。

作为实用新型的进一步说明：所述真空管路包括依次串联的前级阀、辅助泵和阻隔阀，所述前级阀与所述前级泵连通。

作为实用新型的进一步说明：所述预抽泵与所述前级泵连通，所述预抽泵与所述前级泵之间设置有隔断阀。

作为实用新型的进一步说明：还包括与所述真空舱连通的气罐，所述气罐与所述真空舱之间依次串联有减压阀、流量控制器和调压阀，所述流量控制器靠近气罐设置。

作为实用新型的进一步说明：还包括设置在所述真空舱上的多个压力检测传感器。

作为实用新型的进一步说明：还包括设置在所述热沉内的冷板，所述冷板与所述热沉连接有温控器。

作为实用新型的进一步说明：所述真空舱上设置有观察窗。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

1、该装置工作时，开启真空计电源，关闭真空舱大门，开启粗抽阶段，系统会开启预抽泵(或者前级泵)，并打开隔断阀和预抽阀，粗抽系统工作范围100000pa～10pa(压力控制精度：压力小于等于100pa时，精度为±2pa；压力在1000pa～100pa时，精度为±5pa；压力大于等于1000pa时，精度为±10pa)；当真空舱内的真空度低于200pa时，打开真空管路上的前级阀、辅助泵，使辅助泵达到满载(400hz)；当真空舱内的真空度低于20pa时，关闭预抽阀，并打开真空管路上的插板阀，真空舱进入高真空阶段。

附图说明

图1为本实用新型各部件连接示意图。

附图标记说明

1、真空舱；11、热沉；111、冷板；112、温控器；12、观察窗；2、预抽泵；3、前级泵；31、真空管路；311、前级阀；312、辅助泵；313、阻隔阀；4、隔断阀；5、气罐；51、流量控制器；52、调压阀；6、压力检测传感器；7、调压阀；8、预抽阀。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种火星大气环境模拟装置，包括真空舱1、设置在真空舱1内的热沉11，与真空舱1连通的预抽泵2和前级泵3，热沉11内设置有冷板111，冷板111与热沉11连接有温控器112，前级泵3与真空舱1之间至少设置有一组真空管路31；真空舱1上设置有观察窗12。具体的，真空舱1两端的舱门设置为球冠状，以增加真空舱1所能承受的负压；热沉11为浴油壁板内涂阳极氧化发黑以模拟宇宙冷黑环境，并有效增加热辐射能力；预抽泵2与前级泵3均设置为涡旋干泵，真空管路31设置有两组，且相互并联。

真空管路31包括依次串联的前级阀311、辅助泵312和阻隔阀313，前级阀311与前级泵3连通；预抽泵2与前级泵3连通，预抽泵2与前级泵3之间设置有隔断阀4。具体的，前级阀311设置为单向阀以防止管路内气流因压差而倒流，辅助泵312设置为型号为jtfb-2000的辅助泵，阻隔阀4设置为插板阀。

真空舱1连通有气罐5，气罐5与真空舱1之间依次串联有减压阀7、流量控制器51和调压阀52，流量控制器51靠近气罐5设置。真空舱1上设置有多个压力检测传感器6。真空舱1上设置有观察窗12。具体的，气罐5内内储高纯co2，纯度为99.999％，流量控制器51设置为质量流量阀，多个压力检测传感器6可设置为薄膜规和/或电阻规和/或电离规，流量控制器51设置为sqc-100气体质量流量计，且与调压阀搭配使用；真空舱1上还设置有放气阀和真空计。

本实用新型工作原理为：模拟试验前，设备上电，水电气检查，并且进行试验搭建；该装置工作时，开启真空计电源，然后开启预抽泵2及预抽阀8或开启前级泵3并打开阻断阀4和预抽阀8，使预抽泵2或前级泵3对真空舱1进行粗抽(抽走大部分空气)，当真空舱内的真空度低于200pa(压力精度：±2pa)时，进入真空抽取阶段，打开前级阀和辅助泵3，使两个辅助泵312达到满载(400hz)，当两组真空管路31中的气压低于20pa(压力精度：±2pa)时，关闭预抽阀，并打开两组真空管路31上的阻隔阀313；当真空舱内真空度小于0.1pa时，关闭阻隔阀31、辅助泵312、前级阀311和前级泵3或预抽泵2，切换设备运行装态为低气压模式；同事打开气罐5，然后调节减压阀7是得减压阀输出压力表指针在0.1mpa，将其接入流量控制器51；确认设备已切换至低气压模式，然后设置目标压力和控压速率，流量控制器51和调压阀52会根据设定的目标压力和速率进行控制，使得真空舱1内充满既定真空度下的co2。

开启温控器112调节冷板111与热沉11内的温度，使得真空舱1完成在co2环境下的升降温过程，模拟出因火星自转和公转导致的温差变化，这样就模拟出了一个火星试验环境。

以上给出的实施例是实现本实用新型较优的例子，本实用新型不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本实用新型技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本实用新型的保护范围。