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    八院專家告訴你:嫦娥打包的月球土如何快遞回地球

    《中國經濟周刊》記者 賈璇

    據國家航天局消息,12月2日22時,嫦娥五號經過約19小時的月面工作,順利完成月球表面自動采樣,并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。

    這意味著,來自月球的“土特產”,已經打包完畢,即將“快遞”回地球。

    嫦娥五號本次任務是,采集約2公斤月球樣本并帶回地球,這是1975年以來人類首次開展此類月球探測采樣活動。

    據悉,此次嫦娥五號的設計師們精心設計了兩種“挖土”模式:用鉆取和表取的方式獲取月壤(指月球上所特有的土壤)。探測器用深鉆、淺鉆、“鏟土”“、“挖土”、“夾土”等方式,共采集約2千克月壤并進行密封封裝。

    但接下來,將月球土“快遞”回地球,依然需要過不少“難關”。

    據了解,嫦娥五號從發射入軌到返回器再入回收,一共要經歷11個飛行階段:發射入軌階段、地月轉移階段、近月制動階段、環月飛行階段、著陸下降階段、月面工作階段、月面上升階段、交會對接與樣品轉移階段、環月等待階段、月地轉移階段和再入回收階段。

    12月3日23 時10 分,嫦娥五號上升器 3000N發動機工作約6分鐘,成功將攜帶樣品的上升器送入到近月點環月軌道。

    月面上升階段完成后,在交會對接與樣品轉移階段,嫦娥五號將利用軌道器上的對接與樣品轉移機構,將采集的月球土壤從上升器轉運到返回艙中。中國航天科技集團八院149廠(以下簡稱149廠)正是參與研制生產嫦娥五號對接與樣品轉移機構的團隊之一。

    打包好的月壤將如何轉移?對接機構是什么?轉移的難點在哪里?對此,《中國經濟周刊》記者采訪149廠相關人士。

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    明星團隊再出手,90后成主操作手

    據介紹,嫦娥五號“對接與樣品轉移機構”屬于一個分系統,該分系統包括軌道器“對接與樣品轉移機構(主動件)”,和上升器“對接與樣品轉移機構(被動件)”。

    上升器從月球表面起飛后,進入交會對接階段。分系統負責完成軌道器與上升器之間的對接與保持,并負責完成樣品容器在軌自動轉移,為樣品返回作準備。

    此次負責嫦娥五號對接任務的團隊,可謂是明星團隊。

    11月24日,在2020年全國勞動模范和先進工作者表彰大會上,149廠特技技師王曙群被中宣部、全國總工會授予2020年“最美職工”,成為今年上海唯一的當選者。

    據了解,王曙群及其團隊潛心16年攻克技術難關,保障“太空之吻”順利完成,即神舟八號飛船和天宮一號目標飛行器實現中國載人航天工程首次空間交會對接試驗,被稱為“大國工匠”。

    在本次嫦娥五號任務中,王曙群啟用團隊中的骨干力量,以“特級技師+青年技能人員”合力參與總裝研制的方法,實現團隊“人才復制”。

    此次,作為團隊主操作手的吳駿,自2011年初參加工作后,就一直在團隊中成長,如今已是新生代“90后”技師的佼佼者。

    據149廠副總經理陸海濱介紹,要想從一名普通的總裝人員成長為型號研制的主操作手,先后需要經歷零部件裝配、單機裝配、部套裝配(分三級)、產品總裝等六個過程。一般需要5年、8年,甚至是10年。

    遇到轉移“卡殼”,怎么辦?

    影響月球土壤“打包”成敗的關鍵因素是對接機構中對接環的運動位置精度和對中性。

    據王曙群介紹,此次對接樣品轉移機構體積小、結構復雜,但功能卻一樣都沒少,對裝配中的測量數量、精度等要求更高。

    在月壤轉移過程中,系統會形成一個封閉式的微型“隧道”。

    “在通常情況下,我們裝配的時候會限制產品在六個方面的自由度,確保月壤在轉移過程中的結構穩定,但是實驗中,卻發生了產品轉移‘卡殼’的現象。” 吳駿說。

    隨后,團隊對整個系統的傳送運動軌跡和路徑進行了仔細分析,提出將限位減少到兩個自由度,即左右和旋轉的自由度。

    同時,將原本圓孔的限位裝置改為“方孔+扁平軸”,在確保產品裝配精度要求的情況下,使轉移機構在運作的過程中不走偏,并且流暢地完成每一個指令和動作。

    通過實踐證實,這個方法大大提高了轉移機構的運動位置精度,使各個位置的精度誤差均不大于5微米。

    按照計劃,交會對接與樣品轉移階段完成后,嫦娥五號帶著2千克月球土將進入環月等待階段,踏上回歸之路。

    責編 | 楊百會

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