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人类首次 “嫦娥四号”月球背面软着陆

摘要: "中科院合肥物质科学研究院固体所王幸福副研究员,月球背后复杂的环境,为"嫦娥四号"探测器月球背面软着陆以及月面巡视带来了巨大挑战。作为"嫦娥三号"、"嫦娥四号"等探测器唯一拉杆材料提供单位,固体所自主研制的缓冲拉杆材料,将有望在我国深空探测领域发挥更加重要、长远的作用。

1 月 3 日 10 时 26 分,嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极 - 艾特肯盆地内的冯 • 卡门撞击坑内,实现人类探测器首次在月球背面软着陆。

在此次重大的探月突破中,有来自合肥技术的支持——中科院合肥物质科学研究院固体物理研究所(以下简称固体所),为此次月背探测提供了软着陆用关键产品——"缓冲拉杆",这是固体所继"嫦娥三号"任务之后,再次为"嫦娥四号"成功软着陆做出重要贡献。

 

 

着陆挑战:月球背面平坦区域极少

仰望夜空,人们看到的只是月球正面,而月球背面却一直笼着一层神秘的面纱。

"月球背面就像一个‘盾牌’,为地球挡住了陨石的直接撞击。因此,月球背面陨石坑的数量远远多于正面,而且月面布满沟壑、峡谷、悬崖,平坦区域极少。"中科院合肥物质科学研究院固体所王幸福副研究员,月球背后复杂的环境,为"嫦娥四号"探测器月球背面软着陆以及月面巡视带来了巨大挑战。

因此,"嫦娥四号"探测器着陆时,将面临四条主着陆腿着陆时间不一、冲击力分布不均带来的巨大风险,在极端条件下部分拉杆将承受更为强烈的冲击拉伸作用。因此,拉杆必须高效、可靠、稳定地发挥吸能作用。

研制意义:为"嫦娥四号"着陆系统关键重要件

由于着陆机构的整体重量受到严格约束,拉杆须在有限的体积、尺寸、重量和塑性变形条件下吸收尽可能高的能量。因此,拉杆材料必须具备极高的拉伸塑性、适中的抗拉强度和稳定的力学响应行为。

"鉴于在保障探测器安全着陆中的重要作用,拉杆被确定为"嫦娥四号"着陆系统的关键重要件。"王幸福说,自 2007 年起,固体所承担拉杆材料的探索任务,历经预先研究、方案验证、初样研制、工艺研究及正样研制等过程,经过坚持不懈的刻苦攻关,奠定了调控拉杆材料组织与性能的理论基础,设计并制备出了各项性能指标及空间环境适应性均优于技术要求的材料及产品。

在这一研制过程中,科研人员突破了拉杆产品多项冷、热加工关键技术,建立了完善的工艺体系和质量监控方法,有效保证了拉杆产品服役性能的可靠性、稳定性和一致性。在拉杆材料组织与性能调控、拉杆结构设计以及各项工艺技术等方面取得了多项创新性成果。

创新突破:"神奇拉杆"像橡皮泥一样被拉长

这是一个什么神奇的拉杆呢?1 月 3 日,记者在科学岛固体所看到了保障"嫦娥四号" 成功软着陆的拉杆。从外表看,它与普通不锈钢杆相似,但实际上这种由特殊合金材料做成的拉杆科学含量很高。

"在着陆产生冲击时,它会通过自身的变形来吸收冲击力,阻止外界冲击传递给探测器。"王幸福说,为了能找到合适的缓冲器,研究人员做了大量实验,尝试了各种金属,终于研究出一种符合要求的合金。

"我们将这种合金材料与不锈钢进行拉伸延展实验比对,不锈钢一拉就断了,而合金材料可以像橡皮泥一样被拉长,而且拉伸长度可以达到自身长度的 110%。"王幸福说,这种合金材料被安装在着陆器脚架上,当冲击力产生时,可以通过"牺牲"自己而保护探测器。

相关新闻:承担"火星一号"着陆器缓冲元件研制任务

记者了解到,在保障"嫦娥四号"成功软着陆之前,2013 年,缓冲拉杆就已成功保障"嫦娥三号"月面软着陆,为我国首个航天器踏足地外天体做出了重要贡献。

除了保障"嫦娥号"探测器外,目前,固体所正在承担"火星一号"着陆器缓冲元件研制任务,前期已顺利通过方案以及初样产品验收,并正式转入正样研制阶段,预计将于 2020 年前后发射。此外,载人登月项目已展开论证。

作为"嫦娥三号"、"嫦娥四号"等探测器唯一拉杆材料提供单位,固体所自主研制的缓冲拉杆材料,将有望在我国深空探测领域发挥更加重要、长远的作用。(合肥晚报 ZAKER 合肥记者 蒋瑜香)

资讯标签 拉杆 嫦娥 探测器 月球

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