再向月球行！510所嫦娥五號「產品大家族」助推探月新徵程

2020-11-25 每日甘肅網

新甘肅·甘肅日報記者 李滿福 通訊員 潘穎

2020年11月24日凌晨4時30分12秒，嫦娥五號登月探測器發射升空，這是中國探月工程第三階段最為重要的一步，它將在探月工程前兩個階段基礎上，繼續在月球表面開展更深層次、更全面的科學探測。

510所嫦娥五號研製團隊部分研製人員。

在嫦娥五號上，搭載著510所的「產品大家族」。尤其是該所獨立設計研製的嫦娥五號月球樣品密封封裝子系統、月球樣品解封分裝操作臺兩個核心裝置，以及月塵帶電及著陸器無損探傷測量儀等產品，彰顯了其在技術上的創新和先進性。此外，傾注了510所參研人員心智的國際救援示位標、貯箱、電源等20多個「家族成員」，在此次嫦娥五號任務中也各司其職，為探月新徵程保駕護航。

月球樣品密封封裝子系統

作為嫦娥五號探測器的核心裝置之一，月球樣品密封封裝子系統，其功能是承接採集到的月壤和月巖並對樣品進行自動封裝，保證月球樣品在返回地面的過程中不受汙染，維持樣品的原始狀態。

月球樣品密封封裝子系統。

目前，國外只有美國和前蘇聯實現了月球樣品的採樣返回，美國是載人條件下進行的，而我國的月球樣品採集和封裝是在無人條件下通過設備自主完成的，難度更大，需要攻克的關鍵技術更多。為保證機構的可靠性，研製團隊在多年研製過程中反覆進行各種工況下的試驗、設計更改、再試驗，最終確立了最優方案，保證了月球樣品的成分不發生物理與化學變化並維持月表原態。

510所依託深厚的科學研究與工程研製基礎，在國內首次研製了基於金屬擠壓密封原理的月球樣品密封裝置。產品突破了「極高真空樣品密封技術」、「月表真空、帶電月塵、高低溫綜合環境地面驗證」等關鍵核心技術，使得裝置性能指標達到國際先進水平。

月球樣品解封分裝操作臺

嫦娥五號月球樣品解封分裝操作臺，是探月工程三期月球樣品地面應用系統的核心裝置之一，能夠在真空環境下對返回地面後的月球採樣封裝裝置進行解封及收集月球樣品釋放的稀有氣體，並在高純氮氣環境下對月球樣品進行收集、登記、描述等處理，最大限度保證月球樣品儘可能少受地球外部環境的影響，滿足深空探測任務中地外天體樣品密封容器解封、處理和保存等需求。

該產品創新性地提出了分艙段進行月球樣品解封及處理的方案，解決了樣品密封裝置解封時內外壓差過大及真空環境下無法操作處理樣品的難題，實現了真空環境下月球樣品密封封裝裝置的解封及高純氮氣環境下月球樣品的操作和處理。針對微量月球樣品釋放稀有氣體難以採集的技術難點，設計了氣體採集裝置，實現了月球樣品釋放稀有氣體採集及成分分析，解決了月球樣品釋放氣體採集的難題。

月塵帶電測量儀

距離地球38萬公裡的月球上存在著塵土，叫做月塵，這些塵土可能在微流星和人類活動的情況下被激起而四散飛揚。510所為嫦娥三號研製的月塵測量儀採用了高靈敏和大量程傳感器組合式的探測方法，可以測量著陸過程和自然狀態下月塵累積質量。而在此次嫦娥五號項目中，為進一步了解月塵特性，設計研製了測量懸浮月塵帶電的科學載荷裝置。

510所月塵帶電測量儀被安裝在嫦娥五號著陸器的頂部，這是自美國阿波羅計劃以來，人類第一次對月球表面的帶電塵埃進行直接測量。

月塵帶電測量儀研製現場。

月塵帶電測量儀由兩套相同的測量探頭組成，月塵帶電測量探頭是嫦娥五號著陸器工程參數測量分系統的一部分，它能夠對月球表面由自然環境影響引起的月塵帶電特性進行測量。每套探頭又分別由一組阻滯柵網和一臺微質量天平組成。阻滯柵網像扇門，只有滿足一定條件的「月塵」才可以通過。柵網下方是一個由粘性薄膜和石英晶片組成的微質量天平，它相當於月塵顆粒的「體重秤」，這是目前最靈敏的「秤」，甚至可以測到納克級的質量。當不同帶電量的月塵顆粒通過設置不同的柵網被粘性膜「粘住」後，這些顆粒的質量就被稱量出來了。

無損探傷測量儀

嫦娥五號著陸器無損探傷測量儀是在著陸器著陸時，用來檢測與力學支撐結構連接處受衝擊產生的損傷狀況的儀器設備。該設備可以為地面環境試驗提供在軌數據，並為後續月球登陸提供設計優化支持。

目前國際上公認的適合空間應用的無損檢測方法主要包括電渦流無損檢測方法、電磁超聲無損檢測方法和目視法三種方法，其中電渦流無損檢測技術發展最為成熟。

著陸器無損探傷測量儀。

510所嫦娥五號著陸器無損探傷測量儀採用的是脈衝電渦流無損檢測技術，根據任務目標，探頭的工作實際上分為在軌測量和地面數據處理應用兩個階段。在軌測量主要是著陸過程中著陸器受著陸衝擊損傷狀況的測量。地面數據處理主要是對在軌測量數據進行反演，利用地面標定實驗結果對測量數據進行定量或定性分析，獲得著陸器支撐結構連接部位受衝擊損傷狀況，為地面環模試驗提供驗證，並為後續深空探測著陸設計改進提供技術支持。

此次無損探傷測量儀還採用了先進的TMR無損檢測技術，該項技術是國際無損檢測技術的重要發展方向。由於我國對高性能TMR傳感器的研究起步晚，尤其是空間應用尚未開展，為此，510所研製了基於TMR的弱磁場傳感器，滿足無損檢測之用。其中，採用TMR進行無損檢測中線圈與TMR的集成技術、TMR無損檢測儀的標定技術等在國內均屬首次。因此，研製具有空間環境適應能力的高性能TMR傳感器技術，是無損檢測技術中的關鍵技術之一，也是本項目的創新點。

嫦娥五號的使命，是實現月球區域軟著陸及月面採樣返回，是中國首個實施無人狀態下月面採樣返回的太空飛行器，是探月工程中最關鍵的探測器，也是中國探月工程第三階段的收官之戰。在此次任務中，510所發揮自身技術優勢，通過多年創新攻關，以多樣產品組成「探月家族」向月球進發，用拼搏進取的創新精神助力中國探月工程。

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