「嫦娥五號」月球上挖「土」打包 「手臂」動力是咱西安造

2020-12-04 西安發布

西安發布訊 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。此次,位於西安的航天科技四院為嫦娥五號採樣任務助一「臂」之力。

挖寶的一舉一動牽動人心。此次,自動採樣是嫦娥五號任務的核心關鍵環節之一,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。

嫦娥五號探測器採樣「挖土套裝」之一——用於表取採樣的表採式機械臂機構,俗稱「挖土鏟」,它可以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,在我國地外天體上是首次使用。那麼表採式機械臂是如何發力的呢?這就要依賴於航天科技四院401所微特電機事業部研製的表採關節臂電機組件。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就來自於安裝在關節處的4臺表採關節臂電機組件。

該型號電機組件首次攻克了靜磁力矩作為制動力矩使用、永磁材料高低溫性能變化應用等技術,為我國首次月面採樣返回提供了必不可少的動力。

月球表面的真空環境、巨大的晝夜溫差、沒有大氣保護的宇宙輻射,這些來自月球的考驗,都對這個提供動力源的關鍵組件提出了嚴苛的要求。電機組件要勁大、極度耐寒和耐熱、輕巧……他們自主提出了雙繞組電機組件方案,兩套繞組在同一殼體內完全電氣隔離,獨立工作,為任務完成上了「雙保險」。

首次在宇航任務中提出靜磁力矩代替制動力矩方案,省去制動器環節,電機變得更小更輕。為了控制電機組件整體重量,將鋼材做結構件替換成密度更小的鋁合金,同時克服了鋁合金線膨脹係數大導致的內應力問題,電機組件變得更輕巧。為了讓電機組件適應月球表面的極端溫度,對-100℃到200℃溫差變化下永磁電機組件的性能變化,不斷進行資料收集、分析、仿真、論證、調整,直至最終滿足覆蓋整個任務周期。研製團隊將宇航用旋轉變壓器的出線由焊接延長引線改為直接出線,消除了焊接帶來的斷裂隱患,避免了任何一個小概率事件發生的可能性。

(西安報業全媒體記者 關穎)

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