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日期: 2024-12-05 | 来源: 科技日报 | 有0人参与评论 | 字体: 小 中 大
1935.3克！这是人类首次从月球背面采集到的月壤质量。
嫦娥六号任务期间，作为参研参试人员，中国航天科技集团有限公司（以下简称“航天科技集团”）张鼐的内心一直在“打鼓”——究竟能钻采多少月壤？
最终，经中国科学院国家天文台测量，嫦娥六号任务采集的月壤，比4年前嫦娥五号从月球正面采集的多出200余克。其中，通过钻取方式采集的月壤，比嫦娥五号任务多出约60克。
摄影：李仪
“这些样品来自于月球表面最大、最深、最古老的撞击盆地，可能包含更深层次的物质，对研究月球的演化过程具有重要意义。”日前，张鼐告诉科技日报记者，“多年来，研发团队潜心研制钻取采样装置，打造月球取壤利器，为科学家们探寻月壤奥秘打下坚实基础。”
电机仅保温杯大小
实施月球采样任务时，钻取过程中极易遭遇坚硬的玄武岩。如何破岩？除了要有高强度的切削钻头，还需要强劲的电机提供动力。
早在2008年，研发团队就开始了电机研制工作。最大的困难，是如何让它又轻又小。
“即便电机质量只增加几百克，也会让携带它的载具随之增重，从而影响整个探测器的承载和尺寸，进而可能导致发动机燃料成本大幅增加。”张鼐解释。
这就意味着，不仅要“鱼和熊掌兼得”，而且要“一举四得”——电机的体积、质量、功率和扭矩，一个都不能少！
外壳重就换材料、扭矩小就加减速器、轴承大就改款式……航天科技集团孙启臣笑称：“孙悟空是千方百计要翻出如来的手掌心，我们却是想方设法要将组件控制在‘方寸天地’内。”
反复论证，确定“多级电机+多级减速器”方案；再三考量，首次将滚针轴承应用到我国宇航级产品中；新材料、高强度框架结构等多种“黑科技”加持……团队绞尽脑汁，终于设计出仅有保温杯般大小、功率却高达千瓦以上的电机。
“疑难杂症”总是环环相扣。此时，电路控制难题又随之而来。
“星上供电电压只有29伏，要让电机功率超过千瓦级，供电电流需达到40安培左右。”张鼐告诉记者，这可能导致电机刚开始运转，就因为局部温度迅速升高而损毁。
大家又巧妙地利用逆变升压技术提高电压、减小电流，并通过混合润滑方式，在有效化解热效应集聚的同时，让整个机构受力更均匀。
随着大载荷下轻小型零件易磨损、狭小空间内电流波动引发电磁干扰、强电流时对电子电路的安全保护等难题一一获得破解，历经四代样机打磨，研发团队终于研制成功国内首款星用高功率密度电机。
预案比《新华字典》还厚
2012年，钻取采样装置迈入工程样机的研制阶段。
“这是一个复杂而繁琐的过程。”孙启臣说，“装置既要适应月球空间环境，还要满足各种地质工况要求。”
只有通过大量钻取试验，才能制定出万无一失的任务预案。
模拟出月壤是第一步。团队参考已知的月壤成分、密实度和力学参数，以及国内外相关文献资料，联合清华大学和中国地质大学展开研究。
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