CN107543736A - 用于月球样品的地面存储系统 - Google Patents
用于月球样品的地面存储系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107543736A CN107543736A CN201611024352.6A CN201611024352A CN107543736A CN 107543736 A CN107543736 A CN 107543736A CN 201611024352 A CN201611024352 A CN 201611024352A CN 107543736 A CN107543736 A CN 107543736A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- storage system
- storage area
- oxygen
- moon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
本发明公开了用于月球样品的地面存储系统，包括高纯氮气供给系统、转移存放系统、净化系统和测控系统，其中，所述转移存放系统包括转移区和存放区，转移区用于将月球样品转移箱从大气环境转移至存放区；存放区用于月球样品的安置、存储，其内部为无水、氧、颗粒物的环境；存放区连接在转移区一侧，通过可开启的门隔开；所述净化系统中的颗粒滤除单元用于滤除转移存放系统内的颗粒物；氧滤除单元用于滤除转移存放系统内的氧分子；水滤除单元用于滤除转移存放系统内的水分子。本发明的水氧浓度均优于0.1PPM,较高的水氧指标能够确保月球样品存储更长的时间而不被氧化。
Description
技术领域
本发明属于空间样品存储保护技术领域，具体涉及一种用于月球样品的地面存储系统。
背景技术
目前，我国的探月工程将从月球表面采集一些样品返回地球，采集的月球样品包括月球土壤和岩石，这些样品在月球上被采集前，它们在月球表面或者近表面的真空环境中存在了数百万到数十亿年。这些样品返回地球后，将面临地球环境的污染，这些污染主要来源于两个方面。
首先，空气中的灰尘污染物是月球样品的主要污染源，每立方英尺的普通房间的空气中通常包含100,000个各种粒子，空气中较粗的颗粒可以被有效的过滤和消除，但是细颗粒在空气中很难被消除。月球和地球含有相同的化学元素，只是各元素的比例不同。有一些地球上很常见的元素在月球上却非常稀少，因此一个微小颗粒物会对月球样品中元素的测量值带来较大的影响，会对样品的研究带来错误的引导，并产生错误的结论。其次，如果这些月球样品暴露在地球潮湿的空气中，它们将与水和氧发生反应，样品中铁元素将和空气中的氧反应并生锈，样品中矿物质和玻璃将和空气中的水反应形成粘土。
通常采用高纯氮气隔离保护的方式，防止月球样品被空气中的颗粒物以及水、氧污染。月球样品取回后，可以暂时存放在一个转移箱内，转移箱内通入高纯氮气，可以在一定时间内保护样品。但是，转移箱不具备长期提供高纯氮气的能力，所以需要设计一种用于长期存储月球样品并提供保护的系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于月球样品的地面存储系统。本发明实现了月球样品在地面的充氮密封保存，避免了月球样品被地球大气中颗粒物以及水、氧污染，解决了月球样品长期存储的难题。
本发明采用了如下的技术方案：
本发明的用于月球样品的地面存储系统，包括高纯氮气供给系统、转移存放系统、净化系统和测控系统，其中，
所述高纯氮气供给系统用于为整个月球样品地面存储系统的运行提供高纯氮气，氮气供给系统有两路供气管道，其中一路为存放区供气，另一路为转移区供气；
所述转移存放系统包括转移区和存放区，转移区为箱形的长方体薄壁结构结构，用于将月球样品转移箱从大气环境转移至存放区；存放区为圆柱体薄壁结构，用于月球样品的安置、存储，其内部为无水、氧、颗粒物的环境；存放区连接在转移区一侧，通过可开启的门隔开，转移区及存放区均采用不锈钢材料加工；
所述净化系统包括颗粒滤除单元、氧滤除单元、水滤除单元，分别与转移区和存放区进行连接，颗粒滤除单元用于滤除转移存放系统内的颗粒物；氧滤除单元用于滤除转移存放系统内的氧分子；水滤除单元用于滤除转移存放系统内的水分子；
所述测控系统包括压力监测单元、氧浓度监测单元、水浓度监测单元、颗粒物监测单元、控制接口单元和人机接口单元，其中，压力监测单元、氧浓度监测单元和水浓度检测单元分别对应监测转移存放系统内转移区和存放区的压力、氧浓度和颗粒物数量，控制接口单元用于将测控系统的控制指令发送至高纯氮气供给系统以及净化系统，并接收压力监测单元、氧浓度监测单元、水浓度监测单元、颗粒物监测单元所发送的设备状态信息、系统运行信息以及过程信息，人机接口单元用于测控系统用户指令的输入，以及显示系统运行信息和设备状态信息的显示。
进一步地，颗粒滤除单元选用H14级的HEPA高效微粒空气过滤器。
进一步地，氧滤除单元选用铜触媒。
进一步地，水滤除单元选用4A型分子筛。
进一步地，所述测控系统选用基于PLC的分布式控制结构。
进一步地，压力监测单元选用布莱恩压力传感器。
本发明与现有的月球样品存储系统美国的NASA月球实验室相比，能够到达更高的水氧指标，水氧浓度均优于0.1PPM,高于NASA月球实验室类似设备20PPM的指标，较高的水氧指标能够确保月球样品存储更长的时间而不被氧化。
附图说明
图1为本发明的月球样品的地面存储系统组成结构示意图；
图2为本发明的系统中转移存放系统的组成结构示意图；
图3为本发明的系统中净化系统的组成结构示意图；
图4为本发明的系统中测控系统的组成结构示意图。
具体实施方式
以下介绍的是作为本发明所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。
如图1所示，其示出了一种用于月球样品的地面存储系统的组成结构图。所述系统包括高纯氮气供给系统10、转移存放系统20、净化系统30、测控系统40。其中，所述转移存放系统20包括转移区21、存放区22；所述净化系统30包括颗粒滤除单元31、氧滤除单元32、水滤除单元33；所述测控系统40包括压力监测单元41、氧浓度监测单元42、水浓度监测单元43、颗粒物监测单元44、控制接口单元45、人机接口单元46。
月球样品的地面存储系统工作过程及操作方法如下：
首先，建立系统初始环境。通过测控系统40的人机接口单元46即操作触摸屏输入控制指令，控制高纯氮气系统10通过一路供气管道向转移存放系统20的存放区22通入氮气，并利用压力监测单元41即布莱恩压力传感器监测存放区22内的压力数据，压力监测单元41将压力数据传输给控制接口单元45中的西门子数字量输入模块SM331，控制接口单元45中的西门子数字量输出模块SM322根据压力数据可自动向控制高纯氮气系统10发出控制指令，将存放区22内的压力稳定在1.01-1.03个大气压范围内。存放区22内压力稳定后，在人机接口单元46即操作触摸屏上设定需控制的氧浓度、水浓度、颗粒物等参数，氧浓度设定参数0.1PPM，水浓度设定参数0.1PPM，颗粒物设定参数是每立方米0.5μm的粒子数不高于3520个。通过控制接口单元45中的西门子数字量输出模块SM322向净化系统30发出指令，启动颗粒滤除单元31即HEPA高效微粒空气过滤器、氧滤除单元32即铜触媒、水滤除单元33即4A型分子筛开始对测量存放区22内的环境进行净化，净化过程中氧浓度监测单元42即布莱恩MB-OX-SE1高精度微氧仪、水浓度监测单元43即布莱恩MB-MO-SE1微量水分析仪、颗粒物监测单元44即3887C型粒子检测仪分别对测量存放区22内氧浓度、水浓度、颗粒物数据进行监测，达到设定参数后分别设定参数到多少？氧浓度设定参数0.1PPM，水浓度设定参数0.1PPM，颗粒物设定参数是每立方米0.5μm的粒子数不高于3520个，系统完成初始环境的建立。
系统初始环境建立后，可以进行样品的存储操作。将样品放入转移区21，通过人机接口单元46输入控制指令，控制高纯氮气系统10通过一路供气管道向转移区21通入氮气0.075m3，并利用压力监测单元41监测转移区21内的压力控制到1.01-1.03个大气压范围内，利用控制接口单元45将转移区21内的压力控制到与存储区一致。然后将样品从转移区21移入存放区22。系统会自动维持存放区22内的环境，避免所存储的月球样品被污染。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.用于月球样品的地面存储系统，包括高纯氮气供给系统、转移存放系统、净化系统和测控系统，其中，
所述高纯氮气供给系统用于为整个月球样品地面存储系统的运行提供高纯氮气，氮气供给系统有两路供气管道，其中一路为存放区供气，另一路为转移区供气；
所述转移存放系统包括转移区和存放区，转移区为箱形的长方体薄壁结构结构，用于将月球样品转移箱从大气环境转移至存放区；存放区为圆柱体薄壁结构，用于月球样品的安置、存储，其内部为无水、氧、颗粒物的环境；存放区连接在转移区一侧，通过可开启的门隔开，转移区及存放区均采用不锈钢材料加工；
所述净化系统包括颗粒滤除单元、氧滤除单元、水滤除单元，分别与转移区和存放区进行连接，颗粒滤除单元用于滤除转移存放系统内的颗粒物；氧滤除单元用于滤除转移存放系统内的氧分子；水滤除单元用于滤除转移存放系统内的水分子。
2.如权利要求1所述的用于月球样品的地面存储系统，其中，所述测控系统包括压力监测单元、氧浓度监测单元、水浓度监测单元、颗粒物监测单元、控制接口单元和人机接口单元，其中，压力监测单元、氧浓度监测单元和水浓度检测单元分别对应监测转移存放系统内转移区和存放区的压力、氧浓度和颗粒物数量，控制接口单元用于将测控系统的控制指令发送至高纯氮气供给系统以及净化系统，并接收压力监测单元、氧浓度监测单元、水浓度监测单元、颗粒物监测单元所发送的设备状态信息、系统运行信息以及过程信息，人机接口单元用于测控系统用户指令的输入，以及显示系统运行信息和设备状态信息的显示。
3.如权利要求1所述的用于月球样品的地面存储系统，其中，颗粒滤除单元选用H14级的HEPA高效微粒空气过滤器。
4.如权利要求1所述的用于月球样品的地面存储系统，其中，氧滤除单元选用铜触媒。
5.如权利要求1-4任一项所述的用于月球样品的地面存储系统，其中，水滤除单元选用4A型分子筛。
6.如权利要求1所述的用于月球样品的地面存储系统，其中，所述测控系统选用基于PLC的分布式控制结构。
7.如权利要求1所述的用于月球样品的地面存储系统，其中，压力监测单元选用布莱恩压力传感器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611024352.6A CN107543736A (zh) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | 用于月球样品的地面存储系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611024352.6A CN107543736A (zh) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | 用于月球样品的地面存储系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107543736A true CN107543736A (zh) | 2018-01-05 |
Family
ID=60966822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611024352.6A Pending CN107543736A (zh) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | 用于月球样品的地面存储系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107543736A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204563374U (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-19 | 吴易平 | 防火文物贮存展示柜 |
| CN105347316A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-24 | 天津森罗科技股份有限公司 | 珍贵物品保护用洁净氮气制备系统及方法 |
| CN105716931A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-06-29 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种地外天体样品采集密封容器的解封方法 |
| CN205427666U (zh) * | 2015-11-30 | 2016-08-03 | 天津森罗科技股份有限公司 | 一种适用于珍贵物品气密保护的自洁净调控系统 |
| CN205680022U (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 凯迈（洛阳）航空防护装备有限公司 | 一种文物保护充氮实验舱 |
-
2016
- 2016-11-18 CN CN201611024352.6A patent/CN107543736A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204563374U (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-19 | 吴易平 | 防火文物贮存展示柜 |
| CN105347316A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-24 | 天津森罗科技股份有限公司 | 珍贵物品保护用洁净氮气制备系统及方法 |
| CN205427666U (zh) * | 2015-11-30 | 2016-08-03 | 天津森罗科技股份有限公司 | 一种适用于珍贵物品气密保护的自洁净调控系统 |
| CN105716931A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-06-29 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种地外天体样品采集密封容器的解封方法 |
| CN205680022U (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 凯迈（洛阳）航空防护装备有限公司 | 一种文物保护充氮实验舱 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wagener et al. | Effects of dust deposition on iron cycle in the surface Mediterranean Sea: results from a mesocosm seeding experiment | |
| White et al. | The ubiquitous nature of accessory calcite in granitoid rocks: implications for weathering, solute evolution, and petrogenesis | |
| Fedortchouk et al. | Intensive variables in kimberlite magmas, Lac de Gras, Canada and implications for diamond survival | |
| Li et al. | Nitrogen concentration and δ15N of altered oceanic crust obtained on ODP Legs 129 and 185: Insights into alteration-related nitrogen enrichment and the nitrogen subduction budget | |
| Ruggieri et al. | Environmental geochemistry of ancient volcanic ashes | |
| Dorendorf et al. | Late Pleistocene to Holocene activity at Bakening volcano and surrounding monogenetic centers (Kamchatka): volcanic geology and geochemical evolution | |
| Tollan et al. | Cumulate xenoliths from St. Vincent, Lesser Antilles Island Arc: a window into upper crustal differentiation of mantle-derived basalts | |
| Wollum | Soil sampling for microbiological analysis | |
| Voinot et al. | Experimental dissolution vs. transformation of micas under acidic soil conditions: clues from boron isotopes | |
| CN105954152B (zh) | 一种气体物质泄漏模拟实验装置 | |
| Hama et al. | Influence of bacteria on rock-water interaction and clay mineral formation in subsurface granitic environments | |
| CN107543736A (zh) | 用于月球样品的地面存储系统 | |
| Evans et al. | Quantitative pedological studies on soils derived from Silurian mudstones: IV. Uniformity of the parent material and evaluation of internal standards | |
| Regelous et al. | Origin of S-, A-and I-type granites: petrogenetic evidence from whole rock Th/U ratio variations | |
| Ying et al. | Distribution and co-enrichment genesis of arsenic, fluorine and iodine in groundwater of the oasis belt in the southern margin of Tarim Basin | |
| Vlastélic et al. | Pb isotope geochemistry of Piton de la Fournaise historical lavas | |
| Sekhavati et al. | Particulate matter exposure in construction sites is associated with health effects in workers | |
| CN102928260A (zh) | 一种烟气重金属颗粒物吸收系统及方法 | |
| Caracciolo et al. | Magma plumbing architectures and timescales of magmatic processes during historical magmatism on the Reykjanes Peninsula, Iceland | |
| Dyar et al. | Fe3+/H+ and D/H in kaersutites—misleading indicators of mantle source fugacities | |
| Wilkinson et al. | An analcime mugearite-megacryst association from north-eastern New South Wales: implications for high-pressure amphibole-dominated fractionation of alkaline magmas | |
| Subramanian et al. | Studies on chemical speciation of sodium aerosols produced in sodium fire | |
| KR20150117391A (ko) | 다중 대기시료 채취장치 | |
| Salehi et al. | Olivine-hosted melt inclusions in Pliocene–Quaternary lavas from the Qorveh–Bijar volcanic belt, western Iran: implications for source lithology and cooling history | |
| CN205384218U (zh) | 受控堆肥条件下高分子材料释放的二氧化碳采集分析装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180105 |