易坊好文馆

  1. 首页 > 生活百科 >

着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解( 三 )

着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解
文章插图
岩心钻探机钻头
出于电力供应需求以及任务复杂度考虑，最先执行采样任务的是岩心钻探机（配给功率超过1000W）。
岩心钻探机采样要解决两大问题，首先是导热，钻杆在钻进过程中会形成切削热，而这个热量完全依靠钻杆本身传递，由于月球的超真空环境加上月午近百摄氏度高温，会严重制约钻杆的导热性能。
因此需要在执行钻取采样前获取月面下的结构信息，并据此制定钻杆转速以及钻进速度，以此达到控制钻杆温度的效用。
着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解
文章插图
嫦娥五号月面钻取样本
此时，月壤结构探测仪将发挥作用，这是一种次表层穿透探测雷达，它可以探测月面下3米以内月壤厚度以及物质结构，分辨率达到厘米级。
月壤结构探测仪由电子学箱、天线阵、电缆组件构成，其中电子学箱安装在着陆器舱内，天线安装在着陆器底板上，获取的信息除支持钻取任务外，还能在月壤返回地球后进行科研实验时作为数据比对之用。
着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解
文章插图
月壤结构探测仪天线安装位置
除了雷达探测数据辅助钻取策略制定，为了解决导热问题着陆器在登陆月面时就刻意将钻取机构朝向阴面，这样一来钻取作业点周围的环境温度将呈几何级下降。
另一个问题就是钻杆下钻后如何收纳月壤并将其放置于密封容器中，这得从钻杆的结构下手，嫦娥五号着上组合体钻取机构应用的是一种叫做中空外螺旋回转冲击钻，分为三层结构，最外层是可以旋转钻进的外钻杆，内侧紧靠外钻杆的是不旋转但可以随外钻杆一起向下运动的内钻杆，设计内钻杆的目的是不破坏月壤的层区分布，有利于科学研究。
着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解
文章插图
钻杆结构示意图
内钻杆包络的则是基于凯夫拉复合纤维材料制备的取芯袋，随内钻杆下行，进而让月壤进入取芯袋。
完成下钻后取芯袋会收紧置于末端的两个基于高弹性记忆合金制备的环形收口装置，然后上升器顶部样品提取机构开始旋转以缠绕的方式回收取芯袋，在缠绕过程中也会对取芯袋进行整形，以便于进入初级密封装置。
着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解
文章插图
取芯袋缠绕整形（地面试验画面）
完成缠绕后初级密封装置会进入上升器密封容器中，尔后位于上升器上方的钻取样品提取机构向外侧摆开，给表取初级样品容器让路。
着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解
文章插图
嫦娥五号钻取提取机构（月球实拍）
12月2日4时53分完成钻取采样任务后表取采样随即展开，不同于钻取采样的固定采样点，月面表层采样是通过伸展长度达3.7米的四自由度机械臂完成，可以在120°范围内对八平米的月面实施采样，并能连续多次采样，这就对视觉信息提出了要求。
此时全景相机将率先派上用场，这是一种双目摄像系统，以一定距离间隔布置两台相机，可以达到人眼立体识别效果，工作时依托转向机构实现左右和上下俯仰转动，可以全程监视表取采样工作，为采样动作提供信息支持。
着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解
文章插图
嫦娥五号全景相机正样产品
四自由度机械臂末端配置有“末端采样器”，它是月面表层采样的执行机构。紧邻末端采样器还有近摄相机，机械臂远端还有一台远摄相机，多台相机远近结合全方位无死角共同构成表取采样的视觉信息支持体系。
末端采样器的两头各配置采样器甲与采样器乙，采样器甲兼具挖取、铲挖、抓取三种功能，对于颗粒细小的月壤可直接挖取，较小的石块可以铲挖，挖取与铲挖协同工作可以抓取更大尺寸的石块。
着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解
文章插图
末段采样器甲
另一头配置的采样器乙则能对一些相对坚硬的目标进行浅钻，并通过末端的特制花瓣结构实现样本提取，该装置立足于复杂环境下的月面采样，主要作为采样器甲的备份。
着上组合体 嫦娥五号月面作业什么最难？采样是其次，这道难题当年阿波罗无解
文章插图
末段采样器乙
了解完末端采样器工作原理后另一个问题来了，表取月壤如何放进上升器密封容器中？而且表取机械臂可以连续采样十几次，月壤又是如何收纳？
在着陆器顶部与表取机械臂同一位面设计有一个初级密封容器，当表取采样工作开始的时候初级密封容器会被抬升出来，机械臂每完成一次采样都会将月壤放置其中，待达到采样量后电机做功将初级密封容器口盖锁紧，然后机械臂末端采样器甲利用抓取功能将初级密封容器提取出来放置在上升器月面封装容器中。

推荐阅读


上一篇：利用 普京：俄罗斯需增加塑料的重复利用

下一篇：宝藏 流星是世间宝藏