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此前,人類對(duì)月球?qū)嵤┻^多次采樣返回任務(wù),但采樣地點(diǎn)均位于月球正面。嫦娥六號(hào)探測(cè)器的著陸和采樣地點(diǎn)位于月球背面南極—艾特肯盆地,該區(qū)域被公認(rèn)為月球上最大、最古老和最深的盆地,具有極高的科學(xué)價(jià)值。
月球表面為高真空、高低溫、月塵綜合環(huán)境。要將38萬公里之外的月球樣品在無人條件下進(jìn)行打包封裝,歷經(jīng)空間飛行、再入返回等步驟還不被地面環(huán)境污染,維持月球樣品原態(tài),這就需要研制一套專門裝置。這套裝置能夠在月表自動(dòng)承接、密封月球樣品,并保證樣品完好無缺地送回地球。
首次在月背采樣,嫦娥六號(hào)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。中國航天科技集團(tuán)任德鵬指出,相比嫦娥五號(hào),嫦娥六號(hào)任務(wù)有三個(gè)特點(diǎn):一是采樣地點(diǎn)位于月背,為保證數(shù)傳鏈路的連續(xù)性,必須依靠鵲橋二號(hào)中繼星“搭橋”;二是采樣地點(diǎn)所處的緯度更高,月壤的風(fēng)化程度相比低緯度地區(qū)更加不充分,月壤的石塊含量可能會(huì)更多,這對(duì)地面規(guī)劃和采樣機(jī)構(gòu)來說是更大挑戰(zhàn);三是采樣時(shí)間相比嫦娥五號(hào)更短。
月背“挖土”是門精細(xì)活??蒲腥藛T為嫦娥六號(hào)設(shè)計(jì)了兩種“挖土”方式:鉆具鉆取和機(jī)械臂表取。探測(cè)器隨身攜帶了鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級(jí)封裝裝置和密封封裝裝置等“神器”,將采取深鉆、淺鉆以及“鏟土”“夾土”等方式,采集月球樣品。
在一系列關(guān)鍵核心技術(shù)的支撐下,嫦娥六號(hào)月背“挖土”如期“竣工”,為達(dá)成“人類首次月背自動(dòng)采樣返回”目標(biāo)又向前邁進(jìn)關(guān)鍵一步。(完)
中國航天科技集團(tuán)金晟毅介紹,鉆取和表取的側(cè)重點(diǎn)各不相同。鉆取需要采集一定深度的月球次表層樣品,要爭(zhēng)取讓采樣裝置采得更深,讓樣品種類更為豐富。而表取采樣則是在一片區(qū)域里進(jìn)行多次采樣,主要采樣目標(biāo)是月球表面的風(fēng)化層樣品。
針對(duì)采集的月壤樣品具有可變形特征,嫦娥六號(hào)探測(cè)器還專門設(shè)計(jì)了特殊的提芯拉繩,確保取芯軟袋具有確定的幾何形狀,方便樣品傳送和轉(zhuǎn)移。
結(jié)合月壤特性,研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“百里挑一”的獨(dú)創(chuàng)鉆頭,通過對(duì)比多種設(shè)計(jì)方案,最終確定了取芯機(jī)構(gòu)方案以及相應(yīng)構(gòu)型,使其具備高硬度巖石的鉆進(jìn)能力。同時(shí),研制團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同顆粒度月壤切削、撥、擠、排能力,讓鉆頭形成多個(gè)切削面,在實(shí)現(xiàn)高效取芯的同時(shí),具有良好的層序保持特性,讓高難度的月背“挖土”更穩(wěn)妥順暢。
“鉆得動(dòng)”是研制團(tuán)隊(duì)最為關(guān)注的環(huán)節(jié)之一。為此,研制團(tuán)隊(duì)在嫦娥六號(hào)“出發(fā)”前就開展了大量地面試驗(yàn)與仿真分析。針對(duì)月背中繼通信可能無法有效配合鉆采作業(yè)這一極端工況,研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了應(yīng)急程序,做好充分準(zhǔn)備,確保在極端工況下能通過“人機(jī)協(xié)作”方式,輔助嫦娥六號(hào)及時(shí)研判控制鉆取風(fēng)險(xiǎn),現(xiàn)場(chǎng)決策后續(xù)動(dòng)作。
“月背采樣是先鉆取后表取。”金晟毅表示,兩種“挖土”方式實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑、采集的月球樣品種類不一樣,科學(xué)價(jià)值也不盡相同。
面對(duì)這一艱巨任務(wù),研制團(tuán)隊(duì)接連突破多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù),確保嫦娥六號(hào)完成自動(dòng)密封任務(wù)。為保證取得的樣品在提芯的過程中不發(fā)生掉落,研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多方案的篩選驗(yàn)證,設(shè)計(jì)采用了特定封口方案。封口器采用扭轉(zhuǎn)密閉式結(jié)構(gòu),并進(jìn)行大應(yīng)變材料設(shè)計(jì),具有低力載、高可靠的特點(diǎn),且長時(shí)間處于大變形承載狀態(tài)下不發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可靠的封口。
ky78开元国际棋牌app6月4日7時(shí)38分,嫦娥六號(hào)上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛,成功進(jìn)入預(yù)定環(huán)月軌道。這是人類探測(cè)器首次完成月球背面采樣和起飛。
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