本文针对浅层月壤的微量采样任务,任务要求采集的月壤量控制在毫克量级,以满足科学仪器单次样本分析量的需求。科学仪器搭载在着陆器上,以便于开展月壤就位分析,保证月壤分析数据的科学性。目前传统机械采样器采样量通常为克量级以上,实现微量采样的难度较大,且采样器可利用资源有限。针对微量采样器的设计难点,本文提出一种静电吸附式月壤微量采样器,利用电极的静电力,实现对微量月壤的吸附和采集,并通过改变电极的吸附面积和激励电压控制吸附月壤量。本文分析单个月壤颗粒在静电场中力,揭示月壤吸附的机理。以吸附月壤层整体为研究对象,建立单电极I、II型和共面双极性电极的静电吸附模型,并运用库伦定律和虚功原理计算出静电吸附模型中静电力。以月壤层与电极间介质性质均一为前提,对三种电极的静电力进行比较,确定单电极II性的静电吸附性能最佳。确定麦克斯韦应力等效为静电压强的合理性,采用COMSOL静电仿真模块,开展单电极I、II型和共面双极性电极静电力的仿真计算,并通过对比三种电极静电力,确定最优的电极构型。开展共面双极性电极参量的仿真分析和静电吸附颗粒的离心试验,进一步确定共面双极性电极参量与电极吸附性能关系,为电极的优化提高参考。结合工程任务目标和电极静电吸附特性,设计两款静电吸附式采样器,采样器I型的钻具构型可适应地外天体复杂地形的采样环境;采样器II型的前端设计平整,易于布置电极。制备大量可用于钻取试验的模拟月壤,并开展不同规程下采样器的钻进试验,以验证采样器I型钻具构型设计的合理性和确定适宜的钻进规程。通过称量采样器静电吸附月壤量,验证采样器静电吸附方式的可行性。综上,本文确定单电极II型的静电吸附性能最佳,并通过试验验证了采样器的采样量满足毫克量级要求和控制电压改变静电吸附量的可行性。本文设计的静电吸附式采样器解决了传统采样器采样量偏大问题和采样量无法控制的工程难题,为地外天体的微量采样提供一种新的采样技术。