嫦娥五号到月球挖土究竟有多难 上海给它配齐了锤子和钻孔工具

2020-11-24 19:31:31来源:今日头条编辑:毛青青

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  原标题:嫦娥五号到月球挖土究竟有多难 上海给它配齐了锤子和钻孔工具
 
  嫦娥五号今天凌晨就出发前往月球,此行的目的地是位于月球正面的吕姆克山脉,这里是火山结构地区,前苏联和美国都没有来过,更没有取过样品。而这一次嫦娥五号探测器将在这个地区展开"挖土"行动,预计将带回2公斤的月岩回地球分析。而想要完美的采样并不容易,幸好嫦娥五号有上海某科研机构的助力,一把锤子一个钻孔工具,让其有了给月球取样的机动力,而这里面包含着很多黑科技。
 
  嫦娥五号取样的秘诀是靠电机,锤子、钻子都是黑科技
 
  嫦娥五号将在吕姆克山脉采集月岩,而和以前前苏联、美国不同,我们这次是无人自动取样,要想顺利开展工作,工具必不可少。而在月岩采样环节的敲击、钻取、提升、封装、对接转移、返回地球等流程中,上海科研机构研制的电机将发挥重要作用,一次性提供5个类别16款电机产品,为嫦娥五号探测器一次性配齐工具。
 
  在取样过程中,为了尽量取能反应月球地质演变信息的月岩,就需要在月球的表层找到较大的岩石,但是太大了装不了,太小了又怕和普遍存在的风化土壤一样性质,怎么办?
 
  那就用锤子给砸开。这个锤子要求比较高,必须快、准、狠,同时还要满足月球的特殊环境。
嫦娥五号成功奔月,上海给它配齐了锤子和钻孔工具,"挖土"真难

    此上海某科研单位提供了一款直径为60mm的行星减速无刷电动机,可别小看就是一款电机。月球表面都是月尘,一不小心就呛入到电机内部。同时月球是没有空气的,处于真空状态,电机长时间工作散热是个大问题。同时重力也只有地球的1/6,就好比在水底里用锤子砸核桃,光使力气,不见效果。还有最重要的一点,由于运载需求,所有搭载的东西必须轻量化,用于工作的锤子也不例外。

嫦娥五号成功奔月,上海给它配齐了锤子和钻孔工具,"挖土"真难

    要轻,又要有力气,还要能长时间工作,怎么办?

    研发团队经过艰难攻关在无刷电机前段加装了行星减速器,给电机增加输出的力量,这样不仅解决了动力需求,也降低了温升的范围。针对月尘问题,他们对电机接口做了精心设计:探测器内部的电机接口做了精心设计,确保严丝合缝;对于裸露在外的电机机组,他们则采用不含通孔的全封闭结构。

嫦娥五号成功奔月,上海给它配齐了锤子和钻孔工具,"挖土"真难

    技术方案上没问题之后,还需要经过大量的仿真实验,电磁学、力学、热学等一系列实验做下来,就一次性达标了。

    锤子是没问题了,此次嫦娥五号还需要钻孔2米,同样的问题也迎刃而解。在月球上钻孔,并且提取上来,主要是靠加载电机、整形电机这两个关键部件。

嫦娥五号成功奔月,上海给它配齐了锤子和钻孔工具,"挖土"真难

    由于整形电机暴露在探测器顶部,没有防护,无论是电磁射线还是温度急剧变化等因素,都要求它必须有极强的环境适应能力。为此专家们在模拟月球环境下,研发出来了真空带载装置。经过大胆设计、小心求证的过程,充分的实验证明方案的可行性,成功解决难题。

嫦娥五号成功奔月,上海给它配齐了锤子和钻孔工具,"挖土"真难

    该科研机构高级专家李雨说: "加载电机和整形电机的电磁设计上,我们就采用了一种新型的冲片结构,在不改变体积的前提下,将力矩增加了30%以上。"这种创新设计,将为"嫦娥五号"钻取到符合要求的月壤样品提供保障。

    同样,当成功取样后,上升器将与轨道器对接,把样品转移至返回器内,科研机构也充分设计,小心验证,最终搞定种种难题。当然还有其他需要电机动力源的部分,研发机构也都一一搞定。

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