行星轮系钻井机具的研究与应用

介绍行星轮系钻井机具的形式、应用条件、刀具的运动与破岩特点，以及它的钻进效果与存在问题。     

比较行星地质学

比较行星地质学欧阳自远（中国科学院地球化学研究所贵阳５５０００２）关键词比较行星地质学，地球，行星１比较行星地质学的诞生比较行星地质学是以地球为基础，对比研究太阳系各行星（特别是类地行星）的物质组成、表面特征、地质构造、物理场、内部结构和演化历史的学...     

比较行星地质学的研究方法、现状和展望

比较行星地质学是人类认识自然和人类本身形成与演化的前缘学科,是实现太阳系探测三大科学目标的主要手段.比较行星地质学研究主要回答3个问题:行星的现状是什么样的?行星的过去是什么样的?行星的过去、现在与太阳系其他行星的可比性如何?行星地质学的研究内容与研究地球地质相似,即撞击作用、火山(岩浆)作用、构造作用和夷平作用等,这些是塑造行星地貌最主要的地质作用,其中撞击构造是其他行星更为常见的地质作用.行星地质学的研究方法是利用遥感获得的各种影像、光波和电磁波等数据,以及在行星表面直接勘察获得的数据和取回的样品,对行星表面和地表以下的成分、结构和形成与演化过程进行研究.我国积极参与深空探测将获得第一手行星地质数据,国际深空探测计划的持续实施和数据的广泛共享为中国科学家积极参与行星地质学和比较行星学的研究提供了广阔空间,同时也为研究和认识地球提供新的和更全面的视野.     

行星地质资源与工程学导论

行星科学是近几十年发展起来的一门多学科交叉的新兴学科,如何利用行星资源、可持续永久开发太空成为行星科学的新兴前沿研究方向。在阿波罗号人类登月50周年之际,世界大国纷纷抢占深空探测的科技制高点,美国宣布重启太空计划,俄罗斯制定了一系列的月球战略,我国也制定了深空科学探测任务规划发展路线图,要达到这些宏伟的深空探测与开发目标,亟待发展行星地质资源与工程学,为太空的可持续永久开发提供基础理论与关键技术支撑。行星地质资源与工程学是行星地质学的分支,运用行星科学的基础理论,利用行星观测、探测及开发技术方法,研究行星地质资源形成演化规律,查明地质资源的类型、特征、储量和分布规律;进行行星地质资源的地质调查、岩石成分、结构与性能、开发地质条件评价与预测,解决行星工程中的各类地质问题,研发行星开发利用地质工程技术,为行星地质资源开发与人类工程活动提供基础理论与关键技术方法。行星地质资源与工程学的研究内容通常包括:行星地质资源探测理论与技术、行星地质资源成因演化与评价、行星地质工程。发展行星地质资源与工程学具有重要意义:从行星科学的视角进行研究,促进学科增长与拓展;开发行星地质资源,打破资源束缚,实现太空永久可持续开发;培养学科人才,提升行星地质资源与工程科技水平,为人类移居行星奠定基础。未来行星地质资源与工程学科应加强行星物理学、行星化学和行星地质学的交叉融合及理论应用,发展行星地质勘探方法与智能机器人工程技术,发展高/低温、高/低压、高辐照、低/微重力环境条件下样品采集、加工、多尺度测试分析理论与方法,培养行星地质资源与工程学科人才。     

比较行星学研究进展——第三届地球系统科学大会比较行星学分会场综述

比较行星学是一门由天文学和地球科学交叉形成的学科。比较行星学以地球作为参照物,研究行星及其卫星的大气物理、化学和动力性质、表面特征、内部化学组分和构造、磁场性质、气候环境以及生命存在可能性。虽然比较行星学在我国还没有形成独立和完善的学科体系,但参加比较行星学分会场的人数远超预期,说明人们对这一新兴学科有强烈兴趣。提交的论文大致可分为3个部分:太阳系行星、太阳系外行星和月球探测。来自海内外的学者展示了他们最新的研究成果。     

比较行星地质学的主要科学问题

根据太阳系探测的成果,对比分析类地行星大气层与水体的形成与演化过程、类地行星地形地貌与地质构造的共性与特性、类地行星的岩石类型比较、类地行星的热历史与内部结构的比较,行星的质量大小和行星与太阳的距离的相互耦合,制约了行星的形成和演化的复杂过程.     

行星迁移述评

轨道靠近恒星的太阳系外大行星的发现导致对星盘与行星相互作用和行星迁移形式的广泛研究。行星迁移发生在行星与气体或星子的星盘之间进行潮汐相互作用时,这造成行星轨道参数,特别是半主轴的变更。早期研究建立了I型和II型行星迁移方式,分别对应于小质量行星和形成能隙的大质量行星。另外,讨论了新的能够快速迁移的III型迁移方式,它可以使大质量星盘中的行星直接向内或向外迁移。     

我国探月地学研究取得可喜进展

为交流国际探月及行星科学研究最新成果资讯,推动我国探月地学研究的深入开展。2009年6月16～18日,国土资源部中国地质调查局在京主办“探月与地学科学国际研讨会”。围绕国际探月科学研究的最新进展及中国月球与行星科学研究动态,中外科学家进行了广泛的交流研讨。科学家的学术报告主要涉及行星探测与行星科学、月球遥感与月球地质、月球地球化学与月岩样品研究、月球地球物理、当前月球探测动态、未来月球与行星探测计划等多方面内容。     

立轴钻机的行星式给进机构

对手把式给进机构和行星式给进机构进行了对比分析，介绍了一种实用的行星式给进机构的参数和特点。     

太阳系探测的进展与比较行星学的主要科学问题

回顾了太阳系的探测历程,综合分析了太阳系探测的发展趋势。未来的太阳系探测将以月球与火星探测为主线,适度开展太阳系其他行星及其卫星、小行星和彗星的考察性探测。21世纪将是全面探测太阳系并为人类社会长期可持续发展服务的新时代。随着太阳系探测的进展,通过系统比较地球与类地行星的大气层与水体的形成演化过程、地形地貌与地质构造特征、岩石类型、热历史与内部结构等方面的共性与特性研究,表明行星的质量大小和行星与太阳的距离的相互耦合,制约了行星的形成和演化的复杂过程。比较行星学已成为指导太阳系探测的科学理论体系。     

冲击反循环工程钻机自动同步机构的原理

采用行星齿轮差速机构作为ＧＣＦ－１５００型冲击反循环工程钻机的自动同步机构，已经获得成功。分析了该机构的运动学原理和力平衡原理。该机构具有结构简单、工作可不的特点。     

极地深冰钻用减速传动装置设计

在前期研发的极地深冰钻用减速传动装置中,行星齿轮减速传动装置易发生疲劳破坏,因此减速传动装置寿命相对较低。针对上述问题,对铠装电缆电动机械钻具的减速传动装置进行改进设计,确定装置的结构和尺寸、分析该装置的啮合受力情况并进行强度估算。利用Inventor软件建立该减速传动装置三维实体模型。结合ANSYS Workbench软件对装置的结构进行静力学分析。研究结果表明,该活齿传动减速传动装置满足设计要求,为优化极地深冰钻用减速传动装置提供了依据。     

The chemical composition of Galactic planetary nebulae with regard to inhomogeneity in the gas density in their envelopes

The results of a study of the chemical compositions of Galactic planetary nebulae taking into account two types of inhomogeneity in the nebular gas density in their envelopes are reported. New analytical expressions for the ionization correction factors have been derived and are used to determine the chemical compositions of the nebular gas in Galactic planetary nebulae. The abundances of He, N, O, Ne, S, and Ar have been found for 193 objects. The Y–Z diagrams for various He abundances are analyzed for type II planetary nebulae separately and jointly with HII regions. The primordial helium abundance Y _p and enrichment ratio dY/dZ are determined, and the resulting values are compared with the data of other authors. Radial abundance gradients in the Galactic disk are studied using type II planetary nebulae.     

行星矿产及行星资源地质学初论

了解并利用行星矿产资源、可持续永久开发太空成为行星科学与深空探测的一项重要研究任务。而行星矿产资源的开发利用,需要运用行星科学与地质学特别是矿床学的基础理论,利用行星观测、探测及开发技术方法,研究行星矿产资源形成演化规律,查明行星矿产资源的类型、特征、储量和分布规律;进行行星矿产资源的地质调查、岩石-矿石成分、结构与性能、元素赋存状态、开发利用条件评价与预测,为行星矿产资源开发与太空的可持续永久开发建设提供基础理论与关键技术方法。因此,行星矿产资源学是研究行星矿产资源的品种、类型与分布规律、行星矿产资源成因演化与比较行星成矿学、行星矿产资源勘查评价技术与开采利用工程学的交叉学科。笔者从行星资源地质学的视角,从地球与月球的层圈结构、演化历史、岩石组成与表生环境,研判月球可能产出的矿产资源类型。认为与月海玄武岩、月幔(柱)和陨石撞击成因的层状岩体与镁铁-超镁铁质小岩体有关的铬铁矿-铜镍钴硫化物-铂族元素-钒钛磁铁矿-金刚石矿产,KREEP岩以及月幔柱熔融上覆岩石圈所产生碱性岩相伴的铌-钽-铍-铀等稀有-稀土矿产,具有形成条件与产出可能,从而拓展可能的矿产类型、品种,从更宽广的视角研究月球矿产并规划月球基地建设资源供给。火星上由于水(以及可能存在的板块构造)的存在,除岩浆矿床之外,火星可能具备发育与化学风化沉积、次生富集作用以及变质作用有关矿产的形成条件,具有形成金属与非金属资源的禀赋,可与地球矿产相媲美。未来行星资源地质学应加强地质学、行星化学、行星地质学、行星物理学、矿业工程、冶金工程和材料学的交叉融合及理论应用,发展行星地质勘探方法与智能机器人工程技术,发展高/低温、高/低压、高辐照、低/微重力环境条件下样品采集、加工、多尺度测试分析理论与方法,培养行星资源地质资源与开发工程学科人才。     

行星地质工程原位测试方法

作为行星地质学与行星工程学的交叉学科,行星地质工程学科直接支撑行星探测、行星科研站与基地建设、行星资源开发与未来人类移居,相关研究已迫在眉睫。与地球相比,行星地质体在物质、结构与环境3个方面存在较大差异,决定着行星地质体工程特性与地球具有很大的差别,开展行星地质工程原位测试是准确获取行星地质体工程特性的最直接方式。文章把月球探测和火星探测任务中地质工程原位测试方法分为5类:触探试验、铲斗试验、钻探试验、地球物理探测和摄影测量,分别分析了各类原位测试方法的原理与科学载荷,对比各种方法中不同测试仪器的差异;利用月球工程特性原位测试结果梳理总结了月壤工程特性,包括粒度分布、密度、孔隙比、抗剪性、压缩性和承载力,分析了月壤和火壤工程特性的变化规律,并指出了与地球土壤物理力学特性的差异;未来应以行星探测任务为载体,结合地面低重力模拟测试平台和物理力学本构理论研究,研制小型轻量、自动智能的工程特性原位测试科学载荷,获取更加准确的行星土壤和岩石的工程特性参数,支撑月球科研站、基地建设和火星取样返回等深空探测任务。     

The dynamical evolution of stellar-planetary systems

We have carried out numerical simulations of the dynamical evolution of young stellar-planetary groups using various means to choose the initial conditions, which reflect the various assumptions about the physics of planetary formation: that planets form in circumstellar disks or simultaneously with stars as a result of the fragmentation of molecular clouds. The main classes of stable stellar-planetary systems resulting from the dynamical evolution of groups are identified (the outer planets around binary stars and “star + planet” binary systems), and their main characteristics analyzed. The probabilities of the formation of various types of planetary systems are estimated. A preliminary analysis of the migration of planets under the action of perturbations from stars is performed in the framework of the adopted model. It is shown that this migration can occur both towards and away from the star.     

The influence of carbon on trace element partitioning behavior

Carbon has been proposed as a potential light element in planetary cores, included in models of planetary core formation, and found in meteoritic samples and minerals. To better understand the effect of C on the partitioning behavior of elements, solid/liquid partition coefficients (D = (solid metal)/(liquid metal)) were determined for 17 elements (As, Au, Co, Cr, Cu, Ga, Ge, Ir, Ni, Os, Pd, Pt, Re, Ru, Sb, Sn, and W) over a range of C contents in the Fe-Ni-C system at 1 atm. The partition coefficients for the majority of the elements increased as the C content of the liquid increased, an effect analogous to that of S for many of the elements. In contrast, three of the elements, Cr, Re, and W, were found to have anthracophile (C-loving) preferences, partitioning more strongly into the metallic liquid as the C content increased, resulting in decreases to their partition coefficients. For half of the elements examined, the prediction that partitioning in the Fe-Ni-S and Fe-Ni-C systems could be parameterized using a single set of variables was not supported. The effects of S and C on elemental partitioning behavior can be quite different; consequently, the presence of different non-metals can result in different fractionation patterns, and that uniqueness offers the opportunity to gain insight into the evolution of planetary bodies.     

基于MATLAB的液压钻机减速器多目标优化设计

介绍了利用MATLAB计算软件对液压钻机减速器优化设计的方法,即在保证其总传动比和承载能力下,以其齿轮中心距最小、齿宽最小为多目标,得到合理的液压钻机减速器参数。经优化后的齿轮比原设计目标值减少4．56％,中心距减少5．94％。     

The Potassium‐Argon Laser Experiment (KArLE): In Situ Geochronology for Planetary Robotic Missions

Geochronology is a fundamental measurement for planetary samples, providing global and solar system context for the conditions prevailing on the planet at the time of major geological events. The potassium (K)‐Argon (Ar) laser experiment (KArLE) will make in situ noble gas geochronology measurements aboard planetary robotic missions such as rovers and landers. Laser‐induced breakdown spectroscopy (LIBS) is used to measure the K abundance in a sample and to release its noble gases; the evolved Ar is measured by mass spectrometry, and relative K content is related to absolute Ar abundance by sample mass, determined by optical measurement of the ablated volume. This approach allows K and Ar to be measured on identical volumes multiple times to create an isochron, which improves the age determination and reveals irregularities in the rock if they exist. The KArLE technique measures a whole‐rock K‐Ar age with 10% uncertainty or better for rocks 2 Ga or older, sufficient to resolve the absolute age of many planetary samples. The LIBS–mass spectrometry approach is attractive because the analytical components have been flight‐proven, do not require further technical development and provide essential measurements (complete elemental abundance, evolved volatile analysis, micro‐imaging) as well as in situ geochronology.