点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:“嫦娥挖土”的“一臂之力”是怎么炼成的
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

“嫦娥挖土”的“一臂之力”是怎么炼成的

来源:科技日报2021-01-13 09:44

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  嫦娥五号在月亮之上“挖土”,举世瞩目,它的取土手臂什么样?在哈尔滨工业大学(以下简称哈工大)一个实验室内,记者看到了此次应用于嫦娥五号的同款备用机械臂:全长3.7米,结构重量3100克,臂厚仅有1.4毫米。通体银白色的机械臂长得平平无奇,却能精准地将月壤放入盛放容器中,在这“神奇手臂”缩放自如的背后,是哈工大材料科学与工程学院耿林教授团队张学习教授项目组历时多年的努力与艰辛。

  张学习是哈工大材料科学与工程学院的教授,他所在的轻质耐热金属基复合材料团队,在耿林教授带领下从事金属基复合材料研发30余年。在嫦娥五号“挖土”之旅中,张学习带领项目组经过多年艰苦努力,攻克了铝基复合材料在空天领域应用的多项关键性技术,参与研制出嫦娥五号采样机械臂。

  回忆2020年12月2日深夜,嫦娥五号机械臂历经近15小时完成多种复杂月面自主采样动作,在7—8平方米的扇形区域内采样12次,将样品精确转移至密封容器中,当机械臂提起样品容器精准放入封装容器,圆满完成了月壤的采样任务时,位于北京的地面控制室响起热烈掌声,张学习和团队成员终于松了一口气。

  为更好地展示机械臂的特点,张学习身穿蓝色工装,手持银白色机械臂模型,一边模仿机械臂运动,一边向科技日报记者讲述研制机械臂经历的苦辣酸甜。

  张学习说,为攻克面向月面环境的铝基复合材料复杂构件制备成形一体化技术,团队在多年技术积累基础上,结合月面工作条件进一步技术创新,在材料制备成形技术上攻克难点,突破了铝基复合材料晶须构型理论设计、高致密材料制备、复杂构件热加工过程成形与控性、强韧化与尺寸稳定化处理等关键技术,获得了十余项国家发明专利。

  针对大尺寸机械臂弯曲和扭转载荷同步加载和刚度测试难题,张学习等团队成员经过1年多时间攻关,自主研发了大尺寸轴形零件弯扭联合加载专用测试装置,此装置成功获得两项国家发明专利,实现了机械臂弯矩和扭矩同步加载,以及刚度的精确测量和强度校核,为产品出厂提供了关键支撑。

  “由于形状特殊的机械臂没有通用的检测装置,又考虑到月球真空环境、阳光照射造成产品温差大,嫦娥五号会面临极端的环境,在此条件下,机械臂很可能因刚度强度不足或热胀冷缩而变形、降低重复采样精度。我们针对这些问题自主研发了一套不同温度条件下机械臂性能检测装置,测试表明机械臂刚度和尺寸稳定性超过设计要求,保证了机械臂挖取月壤和转移样品过程中极高的重复定位精度。经过反反复复一年多的试验,进行了上百次强度、刚度等多种性能的检测。”张学习说,“只有不停地试验验证,才能在实际应用中万无一失。”

  楼体一点点微小的震动都会影响试验结果。为了保证试验测量精度,避免环境影响,张学习及项目组只能在晚上进行检测,因为只有那时震动小、测量结果最准确。“测试任务时间紧、精度要求高,连轴转开展试验成为项目组成员工作的常态。为了检测,我们可以连着三天凌晨四点从实验室出来,就算不睡觉也一定要保证测量结果的精确。”团队技术骨干钱明芳副教授说。

  张学习表示,在项目研发前期,由于一些技术缺陷,团队在很长一段时间内都找不到合适的解决办法,只得不停地试错、完善、调整……从2010年项目论证,到2013年项目启动,再到2017年完成技术攻关、2020年成功登月……在此过程中,中国空间技术研究院总体部机械臂研究所给予了大力帮助,哈工大武高辉、单德彬、徐文臣教授等多位专家给予了技术帮助和指导,为项目的顺利实施发挥了重要作用。

  “未来一系列国家重大任务对新材料研发提出了更高要求,只有不断创新,才能满足需要。”针对未来发展,哈工大材料科学与工程学院院长、团队负责人耿林说。

  嫦娥五号工程是我国探月工程“绕”“落”“回”中的最后一步,发射的中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器是中国航天迄今为止最复杂、难度最大的任务之一。嫦娥五号探测器在2020年11月24日发射升空,机械臂仅用近15小时就完成了12次采集表层月壤,圆满完成表层月壤的采样任务。(记者 李丽云 实习生 王思聪)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平等党和国家领导人出席烈士纪念日向人民英雄敬献花篮仪式

  • 多彩活动迎国庆

独家策划

推荐阅读
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
加载更多