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日期: 2024-12-05 | 來源: 科技日報 | 有0人參與評論 | 字體: 小 中 大
1935.3克！這是人類首次從月球背面采集到的月壤質量。
嫦娥六號任務期間，作為參研參試人員，中國航天科技集團有限公司（以下簡稱“航天科技集團”）張鼐的內心壹直在“打鼓”——究竟能鑽采多少月壤？
最終，經中國科學院國家天文台測量，嫦娥六號任務采集的月壤，比4年前嫦娥伍號從月球正面采集的多出200余克。其中，通過鑽取方式采集的月壤，比嫦娥伍號任務多出約60克。
攝影：李儀
“這些樣品來自於月球表面最大、最深、最古老的撞擊盆地，可能包含更深層次的物質，對研究月球的演化過程具有重要意義。”日前，張鼐告訴科技日報記者，“多年來，研發團隊潛心研制鑽取采樣裝置，打造月球取壤利器，為科學家們探尋月壤奧秘打下堅實基礎。”
電機僅保溫杯大小
實施月球采樣任務時，鑽取過程中極易遭遇堅硬的玄武岩。如何破岩？除了要有高強度的切削鑽頭，還需要強勁的電機提供動力。
早在2008年，研發團隊就開始了電機研制工作。最大的困難，是如何讓它又輕又小。
“即便電機質量只增加幾百克，也會讓攜帶它的載具隨之增重，從而影響整個探測器的承載和尺寸，進而可能導致發動機燃料成本大幅增加。”張鼐解釋。
這就意味著，不僅要“魚和熊掌兼得”，而且要“壹舉肆得”——電機的體積、質量、功率和扭矩，壹個都不能少！
外殼重就換材料、扭矩小就加減速器、軸承大就改款式……航天科技集團孫啟臣笑稱：“孫悟空是千方百計要翻出如來的手掌心，我們卻是想方設法要將組件控制在‘方寸天地’內。”
反復論證，確定“多級電機+多級減速器”方案；再叁考量，首次將滾針軸承應用到我國宇航級產品中；新材料、高強度框架結構等多種“黑科技”加持……團隊絞盡腦汁，終於設計出僅有保溫杯般大小、功率卻高達千瓦以上的電機。
“疑難雜症”總是環環相扣。此時，電路控制難題又隨之而來。
“星上供電電壓只有29伏，要讓電機功率超過千瓦級，供電電流需達到40安培左右。”張鼐告訴記者，這可能導致電機剛開始運轉，就因為局部溫度迅速升高而損毀。
大家又巧妙地利用逆變升壓技術提高電壓、減小電流，並通過混合潤滑方式，在有效化解熱效應集聚的同時，讓整個機構受力更均勻。
隨著大載荷下輕小型零件易磨損、狹小空間內電流波動引發電磁幹擾、強電流時對電子電路的安全保護等難題壹壹獲得破解，歷經肆代樣機打磨，研發團隊終於研制成功國內首款星用高功率密度電機。
預案比《新華字典》還厚
2012年，鑽取采樣裝置邁入工程樣機的研制階段。
“這是壹個復雜而繁瑣的過程。”孫啟臣說，“裝置既要適應月球空間環境，還要滿足各種地質工況要求。”
只有通過大量鑽取試驗，才能制定出萬無壹失的任務預案。
模擬出月壤是第壹步。團隊參考已知的月壤成分、密實度和力學參數，以及國內外相關文獻資料，聯合清華大學和中國地質大學展開研究。
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