Este documento presenta un penetrador de muestreo ultrasónico con un modo de impacto escalonado, que ha sido desarrollado para la extracción de hielo de agua lunar. Una comparación de este penetrador con el equipo de perforación y muestreo existente revela su efectividad en minimizar la perturbación del estado in situ del hielo de agua lunar. Esto se debe al método de muestreo por penetración de impacto entrelazado, que preserva la información estratigráfica original del hielo de agua lunar. El penetrador de muestreo ultrasónico utiliza un solo apilamiento piezoeléctrico para generar el movimiento de impacto escalonado requerido para el muestreador. Se emplean métodos de simulación por elementos finitos para el diseño estructural, con análisis modal y degeneración modal realizados. La utilización combinada del análisis de respuesta armónica y el análisis transitorio es fundamental para alcanzar el movimiento de impacto escalonado. Los parámetros de diseño se utilizaron luego para fabricar un prototipo y construir una plataforma de prueba, y la corrección del diseño fue verificada por los resultados experimentales. En futuros muestreos de hielo de agua lunar en la Estación Internacional de Investigación Lunar, se recomienda la utilización del penetrador de muestreo ultrasónico.