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嫦娥六号“蟾宫挖宝” 三大技术显身手

  中新社北京6月4日电 题:嫦娥六号“蟾宫挖宝” 三大技术显身手

  中新社记者 郭超凯

  6月4日7时38分,嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞,成功进入预定环月轨道。这是人类探测器首次完成月球背面采样和起飞。

  要顺利采集宝贵的月球样品,离不开钻取、表取、封装等一系列关键核心技术的支撑。

6月3日,嫦娥六号携带的“移动相机”,自主移动并成功拍摄、回传着陆器和上升器合影。中新社发 中国国家航天局 供图
  6月3日,嫦娥六号携带的“移动相机”,自主移动并成功拍摄、回传着陆器和上升器合影。中新社发 中国国家航天局 供图

 

  “钻”“表”结合齐“挖土”

  此前,人类对月球实施过多次采样返回任务,但采样地点均位于月球正面。嫦娥六号探测器的着陆和采样地点位于月球背面南极—艾特肯盆地,该区域被公认为月球上最大、最古老和最深的盆地,具有极高的科学价值。

  月背“挖土”是门精细活。科研人员为嫦娥六号设计了两种“挖土”方式:钻具钻取和机械臂表取。探测器随身携带了钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等“神器”,将采取深钻、浅钻以及“铲土”“夹土”等方式,采集月球样品。

  中国航天科技集团金晟毅介绍,钻取和表取的侧重点各不相同。钻取需要采集一定深度的月球次表层样品,要争取让采样装置采得更深,让样品种类更为丰富。而表取采样则是在一片区域里进行多次采样,主要采样目标是月球表面的风化层样品。

  “月背采样是先钻取后表取。”金晟毅表示,两种“挖土”方式实现的技术途径、采集的月球样品种类不一样,科学价值也不尽相同。

  “地月协作”取月壤

  首次在月背采样,嫦娥六号面临着前所未有的挑战。中国航天科技集团任德鹏指出,相比嫦娥五号,嫦娥六号任务有三个特点:一是采样地点位于月背,为保证数传链路的连续性,必须依靠鹊桥二号中继星“搭桥”;二是采样地点所处的纬度更高,月壤的风化程度相比低纬度地区更加不充分,月壤的石块含量可能会更多,这对地面规划和采样机构来说是更大挑战;三是采样时间相比嫦娥五号更短。

  “钻得动”是研制团队最为关注的环节之一。为此,研制团队在嫦娥六号“出发”前就开展了大量地面试验与仿真分析。针对月背中继通信可能无法有效配合钻采作业这一极端工况,研制团队设计了应急程序,做好充分准备,确保在极端工况下能通过“人机协作”方式,辅助嫦娥六号及时研判控制钻取风险,现场决策后续动作。

  结合月壤特性,研制团队设计了“百里挑一”的独创钻头,通过对比多种设计方案,最终确定了取芯机构方案以及相应构型,使其具备高硬度岩石的钻进能力。同时,研制团队针对不同颗粒度月壤切削、拨、挤、排能力,让钻头形成多个切削面,在实现高效取芯的同时,具有良好的层序保持特性,让高难度的月背“挖土”更稳妥顺畅。

图为嫦娥六号着陆器全景相机拍摄的影像图。 该图由全景相机在嫦娥六号表取采样前,对着陆点北侧月面拍摄的彩色图像镶嵌制作而成。图像上方是着陆点北部查菲环形山,图像的下方是着陆腿和着陆时冲击挤压隆起的月壤。图/国家航天局
  图为嫦娥六号着陆器全景相机拍摄的影像图。 该图由全景相机在嫦娥六号表取采样前,对着陆点北侧月面拍摄的彩色图像镶嵌制作而成。图像上方是着陆点北部查菲环形山,图像的下方是着陆腿和着陆时冲击挤压隆起的月壤。图/国家航天局

  高效打包确保“原汁原味”

  月球表面为高真空、高低温、月尘综合环境。要将38万公里之外的月球样品在无人条件下进行打包封装,历经空间飞行、再入返回等步骤还不被地面环境污染,维持月球样品原态,这就需要研制一套专门装置。这套装置能够在月表自动承接、密封月球样品,并保证样品完好无缺地送回地球。

  面对这一艰巨任务,研制团队接连突破多项关键核心技术,确保嫦娥六号完成自动密封任务。为保证取得的样品在提芯的过程中不发生掉落,研制团队经过多方案的筛选验证,设计采用了特定封口方案。封口器采用扭转密闭式结构,并进行大应变材料设计,具有低力载、高可靠的特点,且长时间处于大变形承载状态下不发生应力松弛现象,实现简单可靠的封口。

  针对采集的月壤样品具有可变形特征,嫦娥六号探测器还专门设计了特殊的提芯拉绳,确保取芯软袋具有确定的几何形状,方便样品传送和转移。

  在一系列关键核心技术的支撑下,嫦娥六号月背“挖土”如期“竣工”,为达成“人类首次月背自动采样返回”目标又向前迈进关键一步。(完)

责任编辑:刘思伟

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