适用于V类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统的制作方法

本发明涉及行星保护领域，具体地，涉及一种适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统。

背景技术：

1、行星保护是指在开展深空探测时，应避免地球和地外天体间出现交叉生物污染，一般包括两方面要求：1)前向保护：保护被探测天体的自然状态，避免探测结果受到污染、甚至影响后续的生命探测活动；2)返向保护：避免地球被地外天体的物质污染，确保地球生物圈不受地外生命或物质的污染或危害。在深空探测任务中实施行星保护，既是深空探测任务实现生命探测的内在要求，又是一项公认的国际责任和义务。

2、行星保护已成为深空探测活动中必须承担的国际责任和义务。1969年，联合国发布了《外空条约》，在其中明确了行星保护的基本原则。1984年，受联合国委托，空间研究委员会(cospar)发布了行星保护政策要求。在空间研究委员会(cospar)2021年出台的最新国际行星保护政策中，规定了无人深空探测任务的行星保护政策要求，具体要求如表1所示。

3、表1现行的国际行星保护需求等级划分

4、

5、

6、随着我国深空探测活动的不断拓展，为了满足今后我国对地外行星采样返回任务的需要，在科学研究需求和地球生态圈安全需求的双重牵引下，行星保护的必要性日益彰显。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统。

2、根据本发明提供的一种适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，包括：地外样品接收子系统、返回器地面隔离密封装置解封处置子系统、返回器及在轨密封装置解封处置子系统、样品管解封分样处置子系统和生物安全评估处置子系统；

3、所述地外样品接收子系统对包含地外样品的返回器地面隔离密封装置进行接收，将返回器地面隔离密封装置转送到所述返回器地面隔离密封装置解封处置子系统，在所述返回器地面隔离密封装置解封处置子系统进行返回器地面隔离密封装置的消杀解封处理，得到返回器，再将返回器转送至所述返回器及在轨密封装置解封处置子系统，由所述返回器及在轨密封装置解封处置子系统对返回器及密封容器进行解封处置，解封得到的样品容器送入样品管解封分样处置子系统，在样品容器中取出部分样品进入所述生物安全评估处置子系统判断地外样品中是否存生物安全性隐患。

4、优选地，所述地外样品接收子系统包括第一机械臂以及第一传送带，所述第一传送带将地外样品传送至所述第一转移通道的前端密封隔离门，第一机械臂用于将地外样品转移到所述第一转移通道内。

5、优选地，还包括第一转移通道、第二转移通道、第三转移通道和第四转移通道；所述第一转移通道分别连接地外样品接收子系统和返回器地面隔离密封装置解封处置子系统，所述第二转移通道分别连接返回器地面隔离密封装置解封处置子系统和返回器及在轨密封装置解封处置子系统，所述第三转移通道分别连接返回器及在轨密封装置解封处置子系统和样品管解封分样处置子系统，所述第四转移通道分别连接样品管解封分样处置子系统和生物安全评估处置子系统；

6、所述第一转移通道包括第一双壁舱体、第二传送带、第一前端密封隔离门以及第一后端密封隔离门；所述第二传送带用于地外样品的传送，所述第一前端密封隔离门和第一后端密封隔离门用于地外样品在子系统之间的中转隔离；

7、所述第二转移通道、所述第三转移通道以及所述第四转移通道与所述第一转移通道具有相同结构。

8、优选地，所述返回器地面隔离密封装置解封处置子系统包括第二双壁舱体、x光扫掠单元、隔离密封装置外表面消杀单元、地面隔离密封装置解封单元和返回器外表面消杀单元；

9、所述x光扫掠单元对返回器地面隔离密封装置以及返回器的内部进行扫描，判断在取样封装、返回器着陆以及对返回器隔离密封过程中或者运输途中地外样品管及地外样品是否出现损坏泄露的情况；

10、所述隔离密封装置外表面消杀单元对返回器地面隔离密封装置的外表面进行清洁消杀；所述返回器地面隔离密封装置解封单元对返回器地面隔离密封装置进行解封，取出返回器；所述返回器外表面消杀单元对返回器的外表面进行消杀清洁。

11、优选地，所述返回器及在轨密封装置解封处置子系统包括第四双壁舱体、返回器解封单元、密封容器表面消杀单元、密封容器解封单元、样品容器表面消杀单元；

12、所述返回器解封单元对返回器进行解封，并取出返回器内的样品容器；所述密封容器表面消杀单元对密封容器进行清洁与消杀；所述密封容器解封单元对密封容器进行解封，取出密封容器中的样品容器；所述样品容器消杀单元对样品容器表面的消杀与清洁。

13、优选地，所述样品管解封分样处置子系统包括第六双壁舱体、样品容器解封单元、样品分装单元、样品存储单元以及样品销毁单元；

14、所述样品容器解封单元用于样品容器的解封，去除样品容器中的样品管和样品袋；所述样品分装单元用于不同类型、不同尺寸以及不同分量样品的分装以及生物安全性检测样本的分装；所述样品存储单元用于在经过生物安全评估无安全风险后的样品分类储藏；所述样品销毁单元用于在经过生物安全评估无安全风险后的样品销毁。

15、优选地，所述生物安全评估处置子系统包括第八双壁舱体、微生物检测单元、生物安全性评估单元以及检测样本销毁单元；

16、所述微生物检测单元用于检测样本中是否存在地外来带的生命体；所述生物安全性评估单元用于对检测样本的生物安全性进行评估，从而判断地外采样样品是否会位危及地球生态系统的安全；所述检测样本销毁单元用于生物安全评估结果为存在安全风险时对所有检测样本进行销毁。

17、优选地，所述返回器地面隔离密封装置解封处置子系统、所述返回器及在轨密封装置解封处置子系统，所述样品管解封分样处置子系统、生物安全评估处置子系统以及第一转移通道、第二转移通道、第三转移通道、第四转移通道的舱体均为双壁结构，双壁夹层的气压高于舱内及舱外压力。

18、优选地，所述返回器地面隔离密封装置解封处置子系统、所述返回器及在轨密封装置解封处置子系统，所述样品管解封分样处置子系统、生物安全评估处置子系统以及第一转移通道、第二转移通道、第三转移通道、第四转移通道中均包括温控单元、压控单元和配气单元；

19、其中温控单元实现所述转移通道内的温度控制，压控单元用以维持通道内压力的恒定，配气单元用于配置不同舱段及通道内所需要的不同组分及浓度的气体。

20、根据本发明提供的一种适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置方法，包括：

21、步骤s1：在地外样品接收前，对适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统中各子系统进行初始化设置；

22、步骤s2：将第一转移通道的环境参数与外界环境调节到一致后，将第一转移通道的第一前端密封隔离门打开，令第一机械臂将返回器地面隔离密封装置转移到第二传送带上，转移完成后关闭第一前端密封隔离门；

23、步骤s3：将第一转移通道的环境参数调节到与返回器地面隔离密封装置解封处置子系统相同后，打开第一后端密封隔离门，将返回器地面隔离密封装置转移到第三传送带上；

24、步骤s4：通过x光扫掠单元对返回器地面隔离密封装置进行扫描，判断内部返回器以及地外样品封装是否发生破损和泄露，确认安全无泄露后将返回器地面隔离密封装置送入隔离密封装置外表面消杀单元进行清洁和消杀；对返回器地面隔离密封装置进行解封得到返回器，通过返回器外表面消杀单元对返回器的外表面进行消杀与清洁。

25、步骤s5：将第二转移通道的环境参数与返回器地面隔离密封装置解封处置子系统舱体内一致后，第二前端密封隔离门打开，将返回器转移到第四传送带上，转移完成后关闭第二前端密封隔离门；

26、步骤s6：将第一转移通道的环境参数调节到与返回器及在轨密封装置解封处置子系统相同后，打开第二后端密封隔离门，将返回器转移到第五传送带上；

27、步骤s7：通过返回器解封单元返回器进行解封得到密封容器，由密封容器表面消杀单元对密封容器表面进行清洁与消杀，再由密封容器解封单元解封以得到样品容器；

28、步骤s8：将第三转移通道的环境参数与返回器及在轨密封装置解封处置子系统调节到一致后，打开第三前端密封隔离门，将样品容器转移到第六传送带上，转移完成后关闭第三前端密封隔离门；

29、步骤s9：将转移通道的环境参数调节到与样品管解封分样处置子系统相同后，打开第三后端密封隔离门，将样品容器转移到第七传送带上；由样品容器解封单元对样品容器进行解封，解封后由样品分装单元进行分装，得到待生物安全检测样品；

30、步骤s10：将第四转移通道的环境参数与外界环境调节到一致后，第四前端密封隔离门打开，将待生物安全检测样品转移到第八传送带上，转移完成后关闭第四前端密封隔离门；转移通道的环境参数调节到与生物安全评估处置子系统相同后，打开第四后端密封隔离门，将待生物安全检测样品转移到生物安全评估处置子系统进行生物安全性试验。

31、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

32、1、本发明所提出的适用于v类限制性采样返回的地外样品的自动化处置系统通过对限制性采样返回的地外样品无人化层层解封、消杀以及生物安全评估等操作，实现了限制性采样返回的地外样品的安全接收及存储，既避免了解封过程中地球污染破坏了地外样品的原初性，又保障了地球生态圈的安全性。

33、2、本发明所提出的适用于v类限制性采样返回的地外样品的无人化处理系统，设计了针对样品层层密封装置的解封流程，并对解封的关键步骤上提出了环境条件约束和设备要求，不仅可以防止样品内可能存在的未知生命对人员和地球生态圈带来的潜在危害，并且防止地球污染影响地外样品的原初性。

34、3、本发明所提出的适用于v类限制性采样返回的地外样品的无人化处理系统中所采用的舱体采用的均为双壁结构，中间的气压高于舱内及舱外的气压，有效阻止了舱体内和舱体外的物质交流，保证了地外样品处理环境与地球环境的高隔离度。

技术特征：

1.一种适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，包括：地外样品接收子系统(2)、返回器地面隔离密封装置解封处置子系统(4)、返回器及在轨密封装置解封处置子系统(6)、样品管解封分样处置子系统(8)和生物安全评估处置子系统(10)；

2.根据权利要求1所述的适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，所述地外样品接收子系统(2)包括第一机械臂(21)以及第一传送带(23)，所述第一传送带(23)将地外样品传送至所述第一转移通道(3)的前端密封隔离门，第一机械臂(21)用于将地外样品转移到所述第一转移通道(3)内。

3.根据权利要求1所述的适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，还包括第一转移通道(3)、第二转移通道(5)、第三转移通道(7)和第四转移通道(9)；所述第一转移通道(3)分别连接地外样品接收子系统(2)和返回器地面隔离密封装置解封处置子系统(4)，所述第二转移通道(5)分别连接返回器地面隔离密封装置解封处置子系统(4)和返回器及在轨密封装置解封处置子系统(6)，所述第三转移通道(7)分别连接返回器及在轨密封装置解封处置子系统(6)和样品管解封分样处置子系统(8)，所述第四转移通道(9)分别连接样品管解封分样处置子系统(8)和生物安全评估处置子系统(10)；

4.根据权利要求1所述的适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，所述返回器地面隔离密封装置解封处置子系统(4)包括第二双壁舱体(41)、x光扫掠单元(45)、隔离密封装置外表面消杀单元(46)、地面隔离密封装置解封单元(47)和返回器外表面消杀单元(49)；

5.根据权利要求1所述的适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，所述返回器及在轨密封装置解封处置子系统(6)包括第四双壁舱体(61)、返回器解封单元(65)、密封容器表面消杀单元(67)、密封容器解封单元(68)、样品容器表面消杀单元(610)；

6.根据权利要求1所述的适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，所述样品管解封分样处置子系统(8)包括第六双壁舱体(81)、样品容器解封单元(85)、样品分装单元(86)、样品存储单元(87)以及样品销毁单元(88)；

7.根据权利要求1所述的适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，所述生物安全评估处置子系统(10)包括第八双壁舱体(101)、微生物检测单元(105)、生物安全性评估单元(106)以及检测样本销毁单元(107)；

8.根据权利要求1所述的适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，所述返回器地面隔离密封装置解封处置子系统(4)、所述返回器及在轨密封装置解封处置子系统(6)，所述样品管解封分样处置子系统(8)、生物安全评估处置子系统(10)以及第一转移通道(3)、第二转移通道(5)、第三转移通道(7)、第四转移通道(9)的舱体均为双壁结构，双壁夹层的气压高于舱内及舱外压力。

9.根据权利要求1所述的适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，所述返回器地面隔离密封装置解封处置子系统(4)、所述返回器及在轨密封装置解封处置子系统(6)，所述样品管解封分样处置子系统(8)、生物安全评估处置子系统(10)以及第一转移通道(3)、第二转移通道(5)、第三转移通道(7)、第四转移通道(9)中均包括温控单元、压控单元和配气单元；

10.一种适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置方法，基于权利要求1至9中任一项所述的适用于v类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种适用于V类限制性采样返回的地外样品自动化处置系统，包括返回器接收子系统、返回器地面隔离密封装置解封处置子系统、返回器及在轨密封装置解封处置子系统、样品管解封分样处置子系统、生物安全评估处置子系统、四个转移通道和供配电、信息采集及控制子系统，通过四个处置子系统、四个转移通道和供配电、信息采集及控制单元实现地外样品的接收及自动化处理。本发明通过采用所提出的适用于V类限制性采样返回的地外样品的自动化处理方法实现地外样品的安全接收及处置，不仅有效控制了地外样品对地球生态圈可能存在的生物安全风险，还保护了火星样品的原初性以及科学价值。

技术研发人员：吴涛,褚英志,张晓,徐航,刘毅,郑佳奕,李海洋,刘丽
受保护的技术使用者：深空探测实验室（天都实验室）
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5