12月2日22時,經過約19小時月面工作,探月工程嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動採樣,並已按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。我國首次月面採樣任務順利完成。
12月6日5時42分,嫦娥五號上升器成功與軌道器返回器組合體交會對接,並於6時12分將月球樣品容器安全轉移至返回器中。這是我國太空飛行器首次實現月球軌道交會對接。
月球軌道交會對接
對接轉移動圖(來源:中國航天科技集團八院)
那麼回顧這一系列過程,自動採樣任務是如何完成的?航天科技集團四院專家介紹,自動採樣是嫦娥五號任務的核心關鍵環節之一,探測器經受住超過100攝氏度的月面高溫考驗,克服了測控、光照、電源等方面的條件約束,依託全新研製的地外天體樣品採集機構,通過機械臂表取和鑽具鑽取兩種方式分別採集月球樣品,採取深鑽、淺鑽、「鏟土」、「挖土」、「夾土」等各種方式,通過為期2天的月面工作,採集約2千克月壤並進行密封封裝。
「機械臂表取」採樣模式
「鑽具鑽取」採樣模式
嫦娥五號探測器採樣「挖土套裝」之一是用於表取採樣的表採式機械臂機構,俗稱「挖土鏟」,在我國地外天體上是首次使用。
那麼,這個出了一「臂」之力的「挖土鏟」長什麼樣呢?當然是高顏值、高科技,集「才華與美貌」於一身。
這個白色的、又細又長的機械臂,就是挖土的鏟子,可以360度無死角可視化操作,臂的末端一頭是一個小鏟子,一頭是淺表鑽,可以輕鬆完成鏟挖、淺鑽、拾取這些動作。
看到這個機械臂,人們由不得想到好幾個問題。
機械臂的動力從哪來?
四院專家介紹,如同人體手臂乃至手掌的力量來自肱二頭肌、肱撓肌、掌肌等一樣,機械臂各個關節的力量來自於安裝在關節處的電機,它們就是表採關節臂電機組件。
表採機械臂電機組件是航天科技四院四〇一所微特電機事業部歷時4年完成研製的產品,過程中解決了諸多難題 ,使產品具有了高可靠性和強適應性。
電機能適應月球的環境嗎?
四院專家說,這個問題不可忽視。兩種電機裝在機械臂的各個關節附近,暴露於月表環境中,這決定了它們要耐受太陽直射下超過130℃的環境溫度,以及比地球環境大的多的輻射,還要在真空環境下承擔難以散熱帶來的性能衰減。不過,這都難不倒我們的電機研製團隊,他們已經順利解決了環境適應性的問題。
電機會不會突然沒電了?
四院專家說,這是一個非常關鍵的問題。為了保證任務完成,研製團隊將2臺性能都能滿足任務要求的電機「塞」進了同一個電機殼體中,一個頂倆,雙向保障。此外,還增加了突然斷電情況下對機械臂的位置保持功能,防止機械臂砸在月球上摔壞,有沒有很細心呢?
電機能幫助機械臂靈活挖土嗎?
專家表示不用擔心,航天四院研製的電機,大的重量不超過450克,小的不超過250克,可謂是「個小勁大還精神」,並且電機端精度可達1度以內,高精度挖土,月壤想挖幾克就挖幾克。
目前,嫦娥五號已裝好了「土」特產,回到了環月軌道上,並已經完成了將月球樣品容器安全轉移至返回器中的任務,接下來就待擇機回家了。讓我們一起翹首以盼嫦娥回家吧!
華商報記者 馬虎振 通訊員 胡博 胡俊(圖片來源於中國航天科技集團官方微博)