在成功發(fā)射1個(gè)月之際，由航天科技集團(tuán)五院抓總研制的嫦娥六號(hào)探測器已于昨天穩(wěn)穩(wěn)落在月球背面，按計(jì)劃開展工作。
要順利取得寶貴的月壤，離不開一系列關(guān)鍵核心技術(shù)的支撐。五院精心設(shè)計(jì)了鉆采和表采結(jié)合的“挖土”模式，并且為嫦娥六號(hào)探測器裝備了鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級(jí)封裝裝置和密封封裝裝置等“挖土神器”，讓高難度的月背“挖土”更穩(wěn)妥順暢。
瞄準(zhǔn)月背新地標(biāo)
采樣設(shè)計(jì)驗(yàn)證功不可沒
嫦娥六號(hào)探測器著陸區(qū)位于月球背面的南極-艾特肯盆地區(qū)域內(nèi)，這片區(qū)域是月球最古老、最大的隕石撞擊坑，具有極高的科學(xué)價(jià)值，因此在這里開展世界首次月背采樣任務(wù)備受國內(nèi)外廣泛關(guān)注。盡管嫦娥六號(hào)月球樣品采樣封裝技術(shù)繼承了嫦娥五號(hào)的“鉆表功能獨(dú)立、月面真空密封”方案，但是月背更加復(fù)雜的環(huán)境，仍然給這次月背采樣任務(wù)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。
為確保首次月背采樣任務(wù)圓滿完成，航天科技集團(tuán)五院研制團(tuán)隊(duì)針對(duì)嫦娥六號(hào)任務(wù)特點(diǎn)，充分評(píng)估探測器自身及相關(guān)約束條件，對(duì)任務(wù)過程進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)分析，確定了相應(yīng)的工作形式和飛控模式，同時(shí)開展了采樣過程自主序列化設(shè)計(jì)。
除此之外，研制團(tuán)隊(duì)還在任務(wù)實(shí)施前開展了大量試驗(yàn)驗(yàn)證，考核了嫦娥六號(hào)月面采樣封裝優(yōu)化設(shè)計(jì)的正確性，驗(yàn)證了采樣封裝對(duì)月背環(huán)境的適應(yīng)性，支撐完善了月背采樣封裝工作程序，演練了采樣封裝在軌故障處理預(yù)案，確保采樣封裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)和操作流程可適應(yīng)月背采樣任務(wù)要求。
月背“挖土”不簡單
“地月協(xié)作”取月壤
月背上“挖土”可是個(gè)精細(xì)活，如何用最“省力”的方法采集最多的月壤，嫦娥六號(hào)探測器采用了兩種辦法。一是表取采樣，就是用一個(gè)機(jī)械臂攜帶采樣裝置采集月球表面的土壤；二是鉆取采樣，就是用一根鉆桿鉆入月球表層預(yù)定深度，把較深層土壤采集出來，采樣難度和不確定性更大。
結(jié)合月壤特性，研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“百里挑一”的獨(dú)創(chuàng)鉆頭，通過對(duì)比多種設(shè)計(jì)方案，最終確定了取芯機(jī)構(gòu)方案以及相應(yīng)構(gòu)型，使其具備高硬度巖石的鉆進(jìn)能力。同時(shí)，研制團(tuán)隊(duì)針對(duì)不同顆粒度月壤切削、撥、擠、排能力，讓鉆頭形成多個(gè)切削面，在實(shí)現(xiàn)高效取芯的同時(shí)，具有良好的層序保持特性。
月壤封裝細(xì)致入微
高效打包確保“原汁原味”
月球表面為高真空、高低溫、月塵綜合環(huán)境，要將38萬公里之外的月球樣品在無人條件下進(jìn)行打包封裝，歷經(jīng)空間飛行，再入返回過程中經(jīng)過力、熱等復(fù)雜環(huán)境后不被地面環(huán)境污染，維持月球樣品原態(tài)，這就需要研制一套專門的裝置，能夠在月表自動(dòng)承接、密封樣品，最終保證樣品完好無缺地送回地球。面對(duì)自主采樣返回的艱巨任務(wù)，研制團(tuán)隊(duì)接連突破了多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，確保嫦娥六號(hào)完成自動(dòng)密封任務(wù)。
為保證取得的樣品在提芯的過程中不發(fā)生掉落，研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多方案的篩選驗(yàn)證，設(shè)計(jì)采用了特定的封口方案，封口器采用扭轉(zhuǎn)密閉式結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行大應(yīng)變材料設(shè)計(jì)，具有低力載、高可靠的特點(diǎn)，且長時(shí)間處于大變形承載狀態(tài)下不發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了簡單可靠的封口。針對(duì)采集的月壤樣品具有可變形特征，嫦娥六號(hào)探測器還專門設(shè)計(jì)了特殊的提芯拉繩，確保取芯軟袋具有確定的幾何形狀，方便樣品傳送和轉(zhuǎn)移。
為將月壤封裝容器與整形機(jī)構(gòu)分離并傳送至上升器內(nèi)，研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了專門的分離和傳送方案，不僅結(jié)構(gòu)簡單、操作易控、能耗低，還可實(shí)現(xiàn)不同著陸姿態(tài)下封裝容器的精準(zhǔn)傳送。
