随着我国探月工程四期任务的全面启动,建立月球科研站以及开发利用月球资源已被提上日程,更为深入地掌握月壤的力学与工程特性也成为当前亟需。月面极端环境使得月壤介质呈现出完全不同于地球常规土壤的特殊性质。然而,受限于试验方法和手段的不足,当前无法对月球表面环境进行有效模拟,严重制约了多环境因素影响下月壤特性研究。触探阻力特性作为月壤介质重要的力学特性之一,能够有效反映月壤原位剪切、压缩及承载等性质。本文围绕“特殊环境下月壤介质触探响应”关键科学问题,聚焦小重力和高真空两种典型月面环境,采用CUMT-1模拟月壤和静力触探试验方法,对月壤触探阻力特性开展了系统的试验研究。首先,在既有月球小重力场试验装置的基础上研发了月表真空环境模拟模块,实现Φ85×160 mm试验空间中小重力及高真空复合环境的有效模拟,为开展月表环境下的静力触探试验研究奠定了平台基础。其次,开展了CUMT-1模拟月壤在不同重力条件下的静力触探试验,揭示了重力水平对月壤贯入阻力特性的影响作用。结果表明,模拟月壤的贯入阻力随着重力水平的增加而增大。小重力环境中,密实介质的贯入阻力对重力场的改变表现出更强的敏感性。同时,开展了真空环境下模拟月壤的静力触探试验,分析了真空条件对月壤贯入阻力的影响及其细观机理。结果表明,真空条件增加了颗粒集合体内部的连通孔数量,从而削弱了月壤强度。真空的影响作用具有整体性和均匀性,而且对中等偏密的模型影响较大。最后,开展了小重力和真空复合环境下模拟月壤的静力触探试验,研究了复合环境中月壤介质贯入阻力特性及演化规律,揭示了两种环境条件的耦合作用及影响机理。结果表明,复合环境中CUMT-1模拟月壤的各项触探阻力特性指标与原位真实月壤数据吻合良好。小重力环境下真空条件对月壤强度的削弱更加明显,真空条件下月壤的贯入响应对重力场的敏感性也更强。本文共有69幅图,8个表,116篇参考文献。