主带彗星是近年来才被发现的,轨道位于太阳系小行星带,在近日点会喷气的一类特殊小天体。依据探月中心发布的小行星探测任务国际搭载项目公告,我国拟率先对最具代表性的主带彗星133P开展探测。探测主带彗星133P星表是否存在水冰挥发分与有机化合物存在对于揭示生命起源等重大科学研究具有重大意义。鉴于主带彗星133P周期性挥发的特点,沉静期探测将面临表层挥发分含量极低,难以直接观测的技术难点,因目前对133P星表探测数据较少,其星壤组构物理力学特性具有较高的非确知性,同时针对133P上水冰与有机物是否存在的科学遥测方式,不宜引入外来的C、H、O、N等有机物元素造成污染性干扰,也不宜对原位星壤组构造成破坏较大,受轨道器搭载质量与尺寸约束限制与空间运载十余年等苛刻条件,本文参考地面岩土工程CO2相变致裂式破岩原理,提出了一种集成于钻地弹内部的基于高能气体介质射流溅射的气力爆轰原理的爆破器,通过引爆内部的爆破器对次表层周围组构进行强力的材料去除,从而在小天体弱引力条件下形成一定尺度的人造陨坑。通过上述力学行为可将次表层内部的挥发分有效激发,将其逃逸至空间环境中,从而可以利于轨道器进行后续遥测。本文以主带彗星133P星壤力学组构目标特性为设计输入,以次表层侵彻弹技术指标要求为约束条件,理论分析目标尺寸爆破陨坑所需爆轰能量,提出了高能火药造坑方案、燃气发生式造坑方案及高能气体造坑方案,以污染性、安全性、质量代价评价开展爆轰多方案分析与比对,优选出爆轰造坑设计方案。定量计算主带彗星133P爆轰造坑爆破能量当量需求,开展基于高能气体的造坑装置系统结构设计,优选污染性较小的氦气工质,设计校核高压储罐、定压泄能片等关键组件的强度,提出基于铝热反应的高能比铝热增压起爆器,为后续气力爆轰系统的理论设计与参数优化提供了研究基础与相关的边界条件。基于小孔壅塞理论分析射流孔尺寸对造坑效能影响,结合气体沿程损失、射流角度对造坑效能影响,定量分析射流孔参数对气力造坑效能影响规律,利用主带彗星砾石堆模拟物开展地面等效爆轰当量下的气力爆轰试验,验证造坑装置总体设计方案及相应的造坑效能。本文以主带彗星133P科学探测为背景,将相变致裂技术改进应用于空间环境,提出了一种对原位星壤组构破坏小,不产生科学探测污染且质量代价小高能比的气力爆轰装置设计,通过理论分析与实验验证了该技术与该爆破装置在空间探测上应用的可行性,为后续探测任务工程实施提供设计方案、理论分析和试验支撑。