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地球 八院专家告诉你：嫦娥打包的月球土如何快递回地球

《中国经济周刊》采访人员 贾璇
据国家航天局消息，12月2日22时，嫦娥五号经过约19小时的月面工作，顺利完成月球表面自动采样，并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。
【 地球|八院专家告诉你：嫦娥打包的月球土如何快递回地球】这意味着，来自月球的“土特产”，已经打包完毕，即将“快递”回地球。
嫦娥五号本次任务是，采集约2公斤月球样本并带回地球，这是1975年以来人类首次开展此类月球探测采样活动。
据悉，此次嫦娥五号的设计师们精心设计了两种“挖土”模式：用钻取和表取的方式获取月壤（指月球上所特有的土壤）。探测器用深钻、浅钻、“铲土”“、“挖土”、“夹土”等方式，共采集约2千克月壤并进行密封封装。
但接下来，将月球土“快递”回地球，依然需要过不少“难关”。
据了解，嫦娥五号从发射入轨到返回器再入回收，一共要经历11个飞行阶段：发射入轨阶段、地月转移阶段、近月制动阶段、环月飞行阶段、着陆下降阶段、月面工作阶段、月面上升阶段、交会对接与样品转移阶段、环月等待阶段、月地转移阶段和再入回收阶段。
12月3日23 时10 分，嫦娥五号上升器 3000N发动机工作约6分钟，成功将携带样品的上升器送入到近月点环月轨道。
月面上升阶段完成后，在交会对接与样品转移阶段，嫦娥五号将利用轨道器上的对接与样品转移机构，将采集的月球土壤从上升器转运到返回舱中。中国航天科技集团八院149厂（以下简称149厂）正是参与研制生产嫦娥五号对接与样品转移机构的团队之一。
打包好的月壤将如何转移？对接机构是什么？转移的难点在哪里？对此，《中国经济周刊》采访人员采访149厂相关人士。
地球 八院专家告诉你：嫦娥打包的月球土如何快递回地球
文章插图
明星团队再出手，90后成主操作手
据介绍，嫦娥五号“对接与样品转移机构”属于一个分系统，该分系统包括轨道器“对接与样品转移机构（主动件）”，和上升器“对接与样品转移机构（被动件）”。
上升器从月球表面起飞后，进入交会对接阶段。分系统负责完成轨道器与上升器之间的对接与保持，并负责完成样品容器在轨自动转移，为样品返回作准备。
此次负责嫦娥五号对接任务的团队，可谓是明星团队。
11月24日，在2020年全国劳动模范和先进工作者表彰大会上，149厂特技技师王曙群被中宣部、全国总工会授予2020年“最美职工”，成为今年上海唯一的当选者。
据了解，王曙群及其团队潜心16年攻克技术难关，保障“太空之吻”顺利完成，即神舟八号飞船和天宫一号目标飞行器实现中国载人航天工程首次空间交会对接试验，被称为“大国工匠”。
在本次嫦娥五号任务中，王曙群启用团队中的骨干力量，以“特级技师+青年技能人员”合力参与总装研制的方法，实现团队“人才复制”。
此次，作为团队主操作手的吴骏，自2011年初参加工作后，就一直在团队中成长，如今已是新生代“90后”技师的佼佼者。
据149厂副总经理陆海滨介绍，要想从一名普通的总装人员成长为型号研制的主操作手，先后需要经历零部件装配、单机装配、部套装配（分三级）、产品总装等六个过程。一般需要5年、8年，甚至是10年。
遇到转移“卡壳”，怎么办？
影响月球土壤“打包”成败的关键因素是对接机构中对接环的运动位置精度和对中性。
据王曙群介绍，此次对接样品转移机构体积小、结构复杂，但功能却一样都没少，对装配中的测量数量、精度等要求更高。
在月壤转移过程中，系统会形成一个封闭式的微型“隧道”。
“在通常情况下，我们装配的时候会限制产品在六个方面的自由度，确保月壤在转移过程中的结构稳定，但是实验中，却发生了产品转移‘卡壳’的现象。” 吴骏说。
随后，团队对整个系统的传送运动轨迹和路径进行了仔细分析，提出将限位减少到两个自由度，即左右和旋转的自由度。
同时，将原本圆孔的限位装置改为“方孔+扁平轴”，在确保产品装配精度要求的情况下，使转移机构在运作的过程中不走偏，并且流畅地完成每一个指令和动作。
通过实践证实，这个方法大大提高了转移机构的运动位置精度，使各个位置的精度误差均不大于5微米。
按照计划，交会对接与样品转移阶段完成后，嫦娥五号带着2千克月球土将进入环月等待阶段，踏上回归之路。
责编 | 杨百会

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