本课题针对我国探月工程三期的深层采样目标——在钻取采样装置低功耗钻进取芯的约束条件下，获取月面以下一定深度的月壤样品，并保持月壤样品的层理信息，使获得的月壤样品能够真实反映采样地点月壤的地质原貌，并利用返回器将月壤样品带回地球进行科学研究。本课题以取芯率、采样功耗、层理信息保持性为评价指标，利用效用函数法对深层月壤采样装置的综合性能建立评价体系，为月球深层钻取采样装置多方案筛选构建指导框架。论文重点分析了月壤钻探取芯特性的影响因素，为评价体系中指标类型的确定奠定基础。建立了基于效用函数综合评价方法的深层月壤采样装置评价体系，利用该评价体系分析了三种采样装置备选方案的月壤钻探取芯特性。分别采用无量纲化方法、层次分析法、算术平均法解决了深层月壤采样装置评价体系中单项评价指标、权重值的确定以及合成模型选择的关键技术问题。基于半无限空间圆孔位移场法，对切阻器贯入月壤引起土体层理信息扰动进行了理论分析，推导出了切阻器贯入月壤过程中引起土体的变形和应变的计算公式。通过试验方法得到了钻进规程参数变化对取芯质量、采样功耗的影响规律。基于岩土力学理论得出钻头切削月壤的力学模型，分析了切削力随切削具前角、钻具与月壤摩擦角、切削深度、切削刃宽度、月壤内摩擦角等参数的变化趋势。通过试验，验证了深层月壤采样装置评价体系的有效性。