嫦娥五號到月球挖土究竟有多難 上海給它配齊了錘子和鉆孔工具
時間:2020-11-24 19:30 來源:今日頭條 責(zé)任編輯:毛青青
原標(biāo)題:嫦娥五號到月球挖土究竟有多難 上海給它配齊了錘子和鉆孔工具
嫦娥五號今天凌晨就出發(fā)前往月球,此行的目的地是位于月球正面的呂姆克山脈,這里是火山結(jié)構(gòu)地區(qū),前蘇聯(lián)和美國都沒有來過,更沒有取過樣品。而這一次嫦娥五號探測器將在這個地區(qū)展開"挖土"行動,預(yù)計將帶回2公斤的月巖回地球分析。而想要完美的采樣并不容易,幸好嫦娥五號有上海某科研機構(gòu)的助力,一把錘子一個鉆孔工具,讓其有了給月球取樣的機動力,而這里面包含著很多黑科技。
嫦娥五號取樣的秘訣是靠電機,錘子、鉆子都是黑科技
嫦娥五號將在呂姆克山脈采集月巖,而和以前前蘇聯(lián)、美國不同,我們這次是無人自動取樣,要想順利開展工作,工具必不可少。而在月巖采樣環(huán)節(jié)的敲擊、鉆取、提升、封裝、對接轉(zhuǎn)移、返回地球等流程中,上海科研機構(gòu)研制的電機將發(fā)揮重要作用,一次性提供5個類別16款電機產(chǎn)品,為嫦娥五號探測器一次性配齊工具。
在取樣過程中,為了盡量取能反應(yīng)月球地質(zhì)演變信息的月巖,就需要在月球的表層找到較大的巖石,但是太大了裝不了,太小了又怕和普遍存在的風(fēng)化土壤一樣性質(zhì),怎么辦?
那就用錘子給砸開。這個錘子要求比較高,必須快、準(zhǔn)、狠,同時還要滿足月球的特殊環(huán)境。
此上海某科研單位提供了一款直徑為60mm的行星減速無刷電動機,可別小看就是一款電機。月球表面都是月塵,一不小心就嗆入到電機內(nèi)部。同時月球是沒有空氣的,處于真空狀態(tài),電機長時間工作散熱是個大問題。同時重力也只有地球的1/6,就好比在水底里用錘子砸核桃,光使力氣,不見效果。還有最重要的一點,由于運載需求,所有搭載的東西必須輕量化,用于工作的錘子也不例外。
要輕,又要有力氣,還要能長時間工作,怎么辦?
研發(fā)團隊經(jīng)過艱難攻關(guān)在無刷電機前段加裝了行星減速器,給電機增加輸出的力量,這樣不僅解決了動力需求,也降低了溫升的范圍。針對月塵問題,他們對電機接口做了精心設(shè)計:探測器內(nèi)部的電機接口做了精心設(shè)計,確保嚴(yán)絲合縫;對于 在外的電機機組,他們則采用不含通孔的全封閉結(jié)構(gòu)。
技術(shù)方案上沒問題之后,還需要經(jīng)過大量的仿真實驗,電磁學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等一系列實驗做下來,就一次性達標(biāo)了。
錘子是沒問題了,此次嫦娥五號還需要鉆孔2米,同樣的問題也迎刃而解。在月球上鉆孔,并且提取上來,主要是靠加載電機、整形電機這兩個關(guān)鍵部件。
由于整形電機暴露在探測器頂部,沒有防護,無論是電磁射線還是溫度急劇變化等因素,都要求它必須有極強的環(huán)境適應(yīng)能力。為此專家們在模擬月球環(huán)境下,研發(fā)出來了真空帶載裝置。經(jīng)過大膽設(shè)計、小心求證的過程,充分的實驗證明方案的可行性,成功解決難題。
該科研機構(gòu)高級專家李雨說: "加載電機和整形電機的電磁設(shè)計上,我們就采用了一種新型的沖片結(jié)構(gòu),在不改變體積的前提下,將力矩增加了30%以上。"這種創(chuàng)新設(shè)計,將為"嫦娥五號"鉆取到符合要求的月壤樣品提供保障。
同樣,當(dāng)成功取樣后,上升器將與軌道器對接,把樣品轉(zhuǎn)移至返回器內(nèi),科研機構(gòu)也充分設(shè)計,小心驗證,最終搞定種種難題。當(dāng)然還有其他需要電機動力源的部分,研發(fā)機構(gòu)也都一一搞定。
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