張學習及其團隊:為嫦娥五號「挖土」助一「臂」之力

2021-01-08 新華網客戶端

  新華社哈爾濱1月5日電 題:張學習及其團隊:為嫦娥五號「挖土」助一「臂」之力

  新華社記者楊思琪

  「嫦娥五號機械臂長3.7米,結構重量3100克,臂厚1.4毫米,相當於十幾張紙的厚度,可以說是太空裡的『白瘦美』。」哈爾濱工業大學實驗室裡,46歲的張學習身穿藍色工裝,手持銀白色機械臂模型,一邊模仿機械臂運動,一邊介紹它的神奇之處。

  張學習是哈爾濱工業大學材料科學與工程學院教授,他所在的輕質耐熱金屬基複合材料團隊從事金屬基複合材料研發30餘年。在嫦娥五號「挖土」之旅中,團隊攻克了鋁基複合材料在空天領域應用的多項關鍵性技術,參與研製出機械臂。

  時間回到2020年12月2日深夜。嫦娥五號「舒展」機械臂,歷經近15小時,連續採樣12次,圓滿完成月球表層和次表層月壤的採樣任務。當機械臂採滿樣品容器、精確轉移到封裝容器後,張學習和團隊成員長舒一口氣。

  「飛上天的每1克,都要精打細算。」張學習說,在航空航天領域,輕量化是永恆的主題,每減輕1克重量,將節省巨大成本。同時,機械臂要實現大面積、多區域、多次數、長時間連續採樣和關鍵動作,因此必須在輕的基礎上增加強度、剛度和尺寸穩定性。

  月球屬於真空環境,隨著太陽照射變化,其表面溫度最高達100攝氏度,最低在零下50攝氏度以下,機械臂要承受巨大溫差。

  按照嚴苛的環境要求,張學習與團隊研製出晶須增強鋁基複合材料,解決了輕質高剛度高強度航天結構件研製的核心技術。同時,團隊還開發出一套檢測技術和檢測裝置,實現了機械臂剛度的精確檢測,獲得兩項國家發明專利授權,為解決同類產品的分析測試提供了技術支撐。

  副教授錢明芳回憶說,實驗階段,一點點微弱的振動都可能導致測試數據波動,影響測試結果。實驗場所白天有其他課題組工作,他們的實驗基本上都在晚上進行,一連就是好幾個通宵。

  張學習說,在項目研發前期,由於一些技術缺陷,團隊在一年半的時間內都找不到恰當的解決辦法,只得不斷與設計單位溝通,不停地試錯、完善、調整……

  「十年磨一劍。」張學習介紹,從2010年項目論證,到2013年項目啟動,再到2017年完成技術攻關、2020年成功登月……十年來,團隊一步一個腳印,見證著嫦娥五號的騰飛之路。

  張學習坦言,每一次探索都可能失敗,面對失敗,不能停滯不前,不能消極沮喪,要把研製過程遇到的困難和挫折,當作推動複合材料及其應用技術創新發展的動力,這也是團隊制勝的法寶。

  「未來一系列國家重大任務對新材料研發提出了更高要求,只有不斷創新,才能滿足需要。」哈工大材料科學與工程學院院長、團隊負責人耿林說,未來團隊將發揮多學科技術優勢,不斷加強條件建設和技術創新,接續向著浩瀚宇宙邁進。

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