Bettersizer S3 Plus измеряет размер и форму лунных образцов, возвращенных миссией Чанъэ-5

17 декабря 2020 года аппарат 'Чанъэ-5' благополучно приземлился с лунными образцами. Миссия была успешно завершена, в общей сложности 1731 грамм образцов лунной породы и грунта.

Рисунок 1. Изображения с камеры на месте отбора образцов миссии 'Чанъэ-5' до и после раскопок

12 июля 2021 года лаборатория Цянь Сюэсэнь Китайской академии космических технологий получила первую партию лунных образцов, выданных Национальным космическим управлением, и провела исследования размеров, морфологии и состава образцов. 19 октября 2021 года Китайская академия наук опубликовала результаты исследования образцов для лунных научных исследований 'Чанъэ-5', исследование проводилось под независимым руководством китайских ученых. В качестве основного аналитического оборудования был использован лазерный анализатор размера и формы частиц Bettersizer S3 Plus, который успешно справился с поставленной задачей.

Рисунок 2. Конференция по выпуску первой партии образцов для лунных научных исследований

Рисунок 3. Лазерный анализатор размера и формы частиц Bettersizer S3 Plus

Изучение физических и химических свойств лунного грунта имеет огромное значение для освоения Луны и использования лунных ресурсов. Определение размера и распределения зерен в лунном грунте очень помогает людям в изучении Луны. Наличие скоплений частиц отражает существование водных ресурсов на Луне, а результаты распределения также могут быть использованы для вывода о природных явлениях на Луне, включая инжекцию солнечного ветра, метеорологические или микрометеорологические воздействия и выветривание. Измеряя форму и размер зерен лунного грунта в разных местах, можно изучить причины различных рельефов Луны. В лаборатории Цянь Сюэсэнь использовали прибор Bettersizer S3 Plus для измерения формы и распределения частиц по размерам образца. Bettersizer S3 Plus - это сочетание лазерной дифракции и динамического анализа изображений. Обе технологии дополняют друг друга, расширяя сферу анализа, обеспечивая точное измерение размера частиц миллиметровых, микрометровых и даже нанометровых образцов, а также позволяя исследователям хорошо знать форму частиц.

'Распределение частиц по размерам и форме для CE-5 LR было измерено с помощью лазерного дифрактометра Bettersizer S3 Plus, совмещенного с анализатором изображений. Лазерный дифрактометр с длиной волны света 532 нм мог анализировать размеры частиц от 0,01 до 3500 мкм. В то время как изображения частиц записывались и анализировались в диапазоне размеров 2-3500 мкм.' (Science China) Эта работа будет опубликована в марте 2022 года.

Рисунок 4. Лазерная дифракция + система динамической визуализации 'два в одном' (запатентованная технология Bettersize)

Согласно результатам экспериментов, лунный грунт имеет широкий диапазон распределения частиц по размерам: мелкие частицы достигают 0,31 мкм, а крупные - 515,70 мкм. Согласно кумулятивной диаграмме распределения частиц по размерам, типичные значения размера частиц, обычно используемые в анализе почвы: D10, D30, D50 и D60 составляют 4,75±0,39 мкм, 24,34±0,91 мкм, 55,24±0,96 мкм и 71,87±0,89 мкм. Широкое распределение размеров образцов лунного грунта можно наблюдать на диаграмме частотного распределения размеров частиц, а распределение размеров частиц имеет непрерывную форму. Изображение, полученное высокоскоростной CCD-камерой, установленной в Bettersizer S3 Plus, показывает, что зерна лунного грунта имеют однородную форму, со средней округлостью 0,875, и только около 10 % частиц имеют округлость меньше этого значения.

Этот результат отличается от предыдущих результатов измерений образцов лунного грунта, привезенных в рамках программы 'Аполлон'. Причина разницы заключается в методе классификации - в образцах лунного грунта, привезенных программой 'Аполлон', использовался метод просеивания, основанный на качестве. С 2008 по 2010 год для анализа образцов лунного грунта программы 'Аполлон' снова использовался лазерный метод, и результат среднего диаметра составил 66,47-30,05 мкм, что ближе к результату Bettersizer S3 Plus. Bettersizer S3 Plus оказывает более сильное диспергирующее воздействие на образцы, позволяет избежать возможного явления агломерации, характерного для метода просеивания, и не приводит к повреждению и потере ценных образцов, а результаты анализа являются более интуитивными и надежными.

Рисунок 5. Форма и распределение частиц по размерам в лунном образце CE5C0400. (a) Репрезентативные изображения отдельных частиц с помощью лазерной дифракции; (b) распределение по окружности с размерами от 15,0 до 438,2 мкм; (c) распределение по объему в процентах; (d) кумулятивный профиль объема с помощью лазерной дифракции.

Таблица 1 Основные физические свойства лунного образца CE5C0400, возвращенного миссией Чанъэ-5

Bettersizer S3 Plus внес много других выдающихся вкладов в исследование лунного грунта, а его технология совмещения лазера и изображения помогает в проведении лабораторных исследований. В лаборатории Цянь Сюэсэнь использовалась имитация лунного грунта для проверки точности прибора. Экспериментальные результаты формы и размера частиц были точными и надежными, а аналитические результаты, полученные с помощью прибора, имеют большое значение. Поэтому лаборатория Цянь Сюэсэнь продолжает использовать приборы Bettersize для изучения размеров и морфологии настоящих драгоценных образцов лунного грунта.

На другом конце планеты Земля, в Институте экологии и наук о Земле Мюнхенского университета в Германии, также использовали приборы Bettersize для анализа и исследования лунного грунта. Результаты работы Bettersizer S3 Plus также получили отличные отзывы в лаборатории.

Рисунок 6. Прибор Bettersizer S3 Plus, работающий в настоящее время в Институте окружающей среды и Земли при Мюнхенском университете, Германия

Многие международные передовые научно-исследовательские проекты использовали лазерный анализатор размера и формы частиц Bettersizer S3 Plus для изучения проектов и анализа редких образцов. Bettersize Instruments продолжит совершенствовать свои технологии в будущем и поможет национальной и международной аэрокосмической промышленности подняться на более высокий уровень благодаря превосходному качеству продукции.

Для получения дополнительной информации о миссии 'Чанъэ-5', пожалуйста, посетите сайт: https://bit.ly/3oF00YE.
Для получения дополнительной информации о Bettersizer S3 Plus, пожалуйста, посетите сайт:https://bit.ly/3rQiHeb