English     CAST内部邮箱入口    

世界首次月背“挖土”,五院“钻表封”技术显身手

时间:2024年06月03日 信息来源:本站原创 点击:1172 字体:

在成功发射1个月之际,由航天科技集团五院抓总研制的嫦娥六号探测器已于昨天稳稳落在月球背面,按计划开展工作。


要顺利取得宝贵的月壤,离不开一系列关键核心技术的支撑。五院精心设计了钻采和表采结合的“挖土”模式,并且为嫦娥六号探测器装备了钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等“挖土神器”,让高难度的月背“挖土”更稳妥顺畅。


瞄准月背新地标

采样设计验证功不可没


嫦娥六号探测器着陆区位于月球背面的南极-艾特肯盆地区域内,这片区域是月球最古老、最大的陨石撞击坑,具有极高的科学价值,因此在这里开展世界首次月背采样任务备受国内外广泛关注。尽管嫦娥六号月球样品采样封装技术继承了嫦娥五号的“钻表功能独立、月面真空密封”方案,但是月背更加复杂的环境,仍然给这次月背采样任务带来了前所未有的挑战。


为确保首次月背采样任务圆满完成,航天科技集团五院研制团队针对嫦娥六号任务特点,充分评估探测器自身及相关约束条件,对任务过程进行联合设计分析,确定了相应的工作形式和飞控模式,同时开展了采样过程自主序列化设计。


除此之外,研制团队还在任务实施前开展了大量试验验证,考核了嫦娥六号月面采样封装优化设计的正确性,验证了采样封装对月背环境的适应性,支撑完善了月背采样封装工作程序,演练了采样封装在轨故障处理预案,确保采样封装产品设计和操作流程可适应月背采样任务要求。


月背“挖土”不简单

“地月协作”取月壤


月背上“挖土”可是个精细活,如何用最“省力”的方法采集最多的月壤,嫦娥六号探测器采用了两种办法。一是表取采样,就是用一个机械臂携带采样装置采集月球表面的土壤;二是钻取采样,就是用一根钻杆钻入月球表层预定深度,把较深层土壤采集出来,采样难度和不确定性更大。


其中,“钻得动”是研制团队最为关注的环节之一,并为此开展了大量地面试验与仿真分析。针对月背中继通信可能无法有效配合钻采作业这一极端工况,研制团队设计了应急程序,做好充分准备,能够通过“人机协作”方式,辅助嫦娥六号及时研判控制钻取风险,现场决策后续动作。


结合月壤特性,研制团队设计了“百里挑一”的独创钻头,通过对比多种设计方案,最终确定了取芯机构方案以及相应构型,使其具备高硬度岩石的钻进能力。同时,研制团队针对不同颗粒度月壤切削、拨、挤、排能力,让钻头形成多个切削面,在实现高效取芯的同时,具有良好的层序保持特性。


月壤封装细致入微

高效打包确保“原汁原味”


月球表面为高真空、高低温、月尘综合环境,要将38万公里之外的月球样品在无人条件下进行打包封装,历经空间飞行,再入返回过程中经过力、热等复杂环境后不被地面环境污染,维持月球样品原态,这就需要研制一套专门的装置,能够在月表自动承接、密封样品,最终保证样品完好无缺地送回地球。面对自主采样返回的艰巨任务,研制团队接连突破了多项关键核心技术,确保嫦娥六号完成自动密封任务。


为保证取得的样品在提芯的过程中不发生掉落,研制团队经过多方案的筛选验证,设计采用了特定的封口方案,封口器采用扭转密闭式结构,并进行大应变材料设计,具有低力载、高可靠的特点,且长时间处于大变形承载状态下不发生应力松弛现象,实现了简单可靠的封口。针对采集的月壤样品具有可变形特征,嫦娥六号探测器还专门设计了特殊的提芯拉绳,确保取芯软袋具有确定的几何形状,方便样品传送和转移。


为将月壤封装容器与整形机构分离并传送至上升器内,研制团队设计了专门的分离和传送方案,不仅结构简单、操作易控、能耗低,还可实现不同着陆姿态下封装容器的精准传送。


微信图片_20240605151820.jpg





关于本院 | 联系我们 | 招聘信息
地址:北京市海淀区航天城 网站建设:北京空间科技信息研究所
Copyright © 2000-2024 WWW.CAST.CN All Rights Reserved 中国空间技术研究院版权所有
京ICP备20011260号-1