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安宁高质量喝茶新茶老班章地方外卖推荐,嫦娥六号完成世界首次月球背面采样和起飞,开启回家之旅,样品,团队,设计
2024-06-08 14:24:18
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新京报记者从国家航(hang)天局获悉(xi),昨日7时38分,嫦(chang)娥六号上升器携带月球样品自月球背面(mian)起飞,3000N发动机工作约6分钟后,成功将上升器送入预定环月轨(gui)道。嫦(chang)娥六号完成世界首次月球背面(mian)采样和起飞。

5月3日,嫦(chang)娥六号探测器发射升空,开启(qi)奔月之旅,历(li)经近月制动、着陆器与上升器组合体和轨(gui)道器与返回器组合体分离(li),于6月2日成功着陆在月球背面(mian)南极-艾(ai)特肯盆(pen)地预选着陆区。6月2日至3日,嫦(chang)娥六号顺利完成在月球背面(mian)南极-艾(ai)特肯盆(pen)地的(de)智能(neng)快(kuai)速采样,并按(an)预定形式将珍贵的(de)月球背面(mian)样品封(feng)装存(cun)放在上升器携带的(de)贮存(cun)装置中。

完成采样后,嫦(chang)娥六号着陆器携带的(de)五星红旗在月球背面(mian)成功展开。这是中国首次在月球背面(mian)独(du)立动态展示国旗。

后续,上升器将与在环月轨(gui)道上等待的(de)轨(gui)道器和返回器组合体进(jin)行月球轨(gui)道的(de)交会对接,并将月球样品转移到返回器中;轨(gui)道器和返回器组合体将环月飞行,等待合适(shi)的(de)返回时机进(jin)行月地转移,在地球附(fu)近返回器将携带月球样品再入大(da)气(qi)层,计划降落在内蒙古四子王旗着陆场(chang)。

揭(jie)秘1

嫦(chang)娥六号如何在月背“挖土(tu)”?

智能(neng)采样是嫦(chang)娥六号任务的(de)核心关(guan)键环节(jie)之一,探测器经受住了月背高温(wen)考验,通过钻具钻取和机械臂表取两种(zhong)方式,分别采集了月球样品,实现了多点、多样化自动采样。要顺利取得宝贵的(de)月壤,离(li)不开一系(xi)列关(guan)键核心技术的(de)支撑。

新京报记者从中国航(hang)天科技集团第五研究院(以下简称“航(hang)天五院”)获悉(xi),该院精心设计了钻采和表采结合的(de)“挖土(tu)”模式,并为嫦(chang)娥六号探测器装备了钻取采样装置、表取采样装置、表取初级(ji)封(feng)装装置和密封(feng)封(feng)装装置等“挖土(tu)神器”,让高难(nan)度的(de)月背“挖土(tu)”更稳妥顺畅。

独(du)创钻头“百里挑一”

月背上“挖土(tu)”是精细活。如何用(yong)最“省力”的(de)方法采集到最多的(de)月壤,嫦(chang)娥六号探测器采用(yong)了两种(zhong)办法。一是表取采样,就是用(yong)一个机械臂携带采样装置采集月球表面(mian)的(de)土(tu)壤;二是钻取采样,就是用(yong)一根钻杆钻入月球表层预定深(shen)度,把较深(shen)层土(tu)壤采集出来,采样难(nan)度和不确定性更大(da)。

其中,“钻得动”是研制团队最为关(guan)注的(de)环节(jie)之一,并为此开展了大(da)量地面(mian)试验与仿真分析。针对月背中继通信可(ke)能(neng)无法有效配合钻采作业这一极端工况,研制团队设计了应急(ji)程序(xu),做好充分准备,能(neng)够通过“人机协(xie)作”的(de)方式,辅助嫦(chang)娥六号及时研判控制钻取风险,现场(chang)决策后续动作。

航(hang)天五院专家介(jie)绍,结合月壤特性,研制团队设计了“百里挑一”的(de)独(du)创钻头,通过对比多种(zhong)设计方案(an),最终确定了取芯机构(gou)方案(an)以及相应构(gou)型,使其具备高硬度岩石的(de)钻进(jin)能(neng)力。同时,研制团队为使设备具有针对不同颗粒度月壤的(de)切削、拨、挤、排能(neng)力,让钻头形成多个切削面(mian),在实现高效取芯的(de)同时,具有良好的(de)层序(xu)保持特性。

提芯拉(la)绳特殊(shu)设计

月球表面(mian)为高真空、高低温(wen)、月尘综合环境,要使38万公里之外的(de)月球样品历(li)经空间飞行、再入返回过程中经过力、热等复杂环境后仍能(neng)不被地面(mian)环境污染,维持月球样品原(yuan)态,这需要研制一套专门的(de)装置,使其能(neng)够在月表自动承接、密封(feng)样品,最终保证(zheng)样品完好无缺地送回地球。

航(hang)天五院专家告诉记者,为保证(zheng)取得的(de)样品在提芯过程中不发生掉(diao)落,研制团队经过多方案(an)的(de)筛选验证(zheng),设计采用(yong)了特定的(de)封(feng)口方案(an),封(feng)口器采用(yong)扭转密闭式结构(gou),并进(jin)行大(da)应变材料设计,具有低力载、高可(ke)靠的(de)特点,且(qie)长时间处于大(da)变形承载状态下也不发生应力松弛现象(xiang),实现了简单可(ke)靠的(de)封(feng)口。

“针对采集的(de)月壤样品具有可(ke)变形特征,嫦(chang)娥六号探测器还专门设计了特殊(shu)的(de)提芯拉(la)绳,确保取芯软袋具有确定的(de)几何形状,方便样品传送和转移。”上述专家说(shuo),为将月壤封(feng)装容器与整形机构(gou)分离(li)并传送至上升器内,研制团队还设计了专门的(de)分离(li)和传送方案(an),不仅(jin)结构(gou)简单、操作易控、能(neng)耗低,还可(ke)实现不同着陆姿态下封(feng)装容器的(de)精准传送。

揭(jie)秘2

月背展示的(de)五星红旗用(yong)什么做的(de)?

完成月表取样后,嫦(chang)娥六号着陆器携带的(de)五星红旗在月球背面(mian)成功展开。这是我国首次在月球背面(mian)独(du)立动态展示国旗。

新京报记者了解到,这面(mian)五星红旗的(de)原(yuan)材料是玄武岩。

历(li)时近4年研制出“石头版”织物国旗

嫦(chang)娥六号月面(mian)国旗展示系(xi)统由中国航(hang)天三江集团联合武汉纺(fang)织大(da)学等单位共同研制。针对此次任务中高低温(wen)交变、高真空及强紫外辐射等极端环境要求(qiu),武汉纺(fang)织大(da)学纺(fang)织新材料与先进(jin)加工技术国家重点实验室徐卫(wei)林院士月面(mian)国旗团队选用(yong)了与月壤化学成分相近的(de)玄武岩材料。

记者从武汉纺(fang)织大(da)学获悉(xi),历(li)时近4年,团队攻克了玄武岩超细纤维纺(fang)丝、纺(fang)纱、织造及色彩构(gou)建等诸多国际难(nan)题(ti),首次成功研制出无温(wen)控保护、独(du)立动态展示的(de)“石头版”高品质织物国旗。

与嫦(chang)娥五号在太空飞行7天后到达月面(mian)相比,此次嫦(chang)娥六号自5月3日出发后,在太空飞行了30天才落月,时间大(da)幅增加。在奔月、绕月及落月的(de)过程中,高低温(wen)反复交替,国旗对环境的(de)耐受性要求(qiu)就更高。

“玄武岩纤维具有非常优异的(de)隔热抗辐射性能(neng),能(neng)够抵御月表恶(e)劣(lie)环境。但玄武岩纤维属(shu)于无机纤维,表面(mian)光滑(hua)、脆性易碎、模量高,难(nan)以纺(fang)制超细丝、纺(fang)纱、织造,以及构(gou)筑高牢度的(de)颜(yan)色,这些都是团队要攻克的(de)难(nan)题(ti),可(ke)以说(shuo)这是一面(mian)技术含量很高的(de)‘石头版’织物国旗。”徐卫(wei)林院士说(shuo)。

“石头”纤维直(zhi)径约为头发丝三分之一

嫦(chang)娥六号月面(mian)国旗规格和嫦(chang)娥五号上的(de)国旗一样,也是300毫米×200毫米,与A4纸(zhi)差(cha)不多大(da)。但玄武岩纤维密度超出嫦(chang)娥五号国旗原(yuan)料密度近一倍,按(an)常理推断,“石头版”国旗会更重。团队研发了直(zhi)径约为头发丝三分之一的(de)超细玄武岩纤维,最后做出来的(de)嫦(chang)娥六号国旗的(de)重量只有11.3克,比嫦(chang)娥五号国旗轻0.5克。

嫦(chang)娥六号月面(mian)展示国旗的(de)重量和质量要求(qiu)非常严格,既要薄而软,又要强而韧,但玄武岩纤维属(shu)无机纤维,脆性较大(da)、耐磨性差(cha)、表面(mian)光滑(hua),因此,制备超细玄武岩纤维难(nan),纺(fang)高品质纱难(nan),构(gou)建高牢度颜(yan)色也难(nan)。

针对上述三大(da)技术难(nan)点,月面(mian)国旗研制团队联合相关(guan)企业创新设计了喷丝板内腔结构(gou),进(jin)行梯形优化,再配合炉(lu)内分布式精准控温(wen),成功实现了超细玄武岩纤维的(de)稳定量产。此外,团队利用(yong)织物表面(mian)的(de)芳纶短纤毛羽,使颜(yan)料中的(de)黏合剂与其形成类似“铆钉(ding)”锚定的(de)效果,有效提升涂料的(de)界面(mian)结合牢度与国旗图案(an)的(de)饱满度,保障国旗的(de)月面(mian)展示效果。

多轮评估试验确保国旗最佳成像效果

嫦(chang)娥六号月面(mian)国旗展示系(xi)统是探月工程四期探测器系(xi)统的(de)关(guan)键项目。由于落月位置不同,嫦(chang)娥六号国旗展示系(xi)统在嫦(chang)娥五号任务基础上进(jin)行了适(shi)应性改进(jin),并开展了展示效果和产品寿命可(ke)靠性评估。

记者从中国航(hang)天科工集团有限公司(si)了解到,光线(xian)对于国旗的(de)成像效果至关(guan)重要,由于嫦(chang)娥六号是在月球背面(mian)着陆,月面(mian)光线(xian)与旗面(mian)角度都发生了变化。

为此,研制团队提出了多种(zhong)改进(jin)方案(an),联合总体单位开展了多轮方案(an)评估和地面(mian)模拟月面(mian)成像试验,以保证(zheng)国旗的(de)最佳成像效果。同时,研制团队开展了国旗展示系(xi)统寿命评估和验证(zheng)工作,确保能(neng)够在月球背面(mian)可(ke)靠运行。

徐卫(wei)林院士表示,未(wei)来玄武岩纤维作为轻质、柔性防护材料,将在航(hang)天服、太空舱、月球基地等航(hang)空航(hang)天场(chang)景有越来越广泛的(de)应用(yong)。

揭(jie)秘3

嫦(chang)娥五号、六号着陆区全景图有何差(cha)异?

昨日,国家航(hang)天局发布嫦(chang)娥六号着陆器着陆月球背面(mian)拍摄的(de)系(xi)列影像图,包括落月过程中降落相机拍摄的(de)着陆区域附(fu)近影像、全景相机拍摄的(de)着陆点影像。相关(guan)影像数据经鹊桥二号中继卫(wei)星传回,影像图由地面(mian)应用(yong)系(xi)统处理获得。

此前嫦(chang)娥五号也曾拍摄过着陆区全景图。嫦(chang)娥六号、嫦(chang)娥五号着陆区全景图有何差(cha)异?

据中国科学院国家天文台研究员任鑫介(jie)绍,从嫦(chang)娥六号所拍摄的(de)全景图看,着陆区特别平(ping)坦,这反映出安全着陆区选得比较好,远(yuan)处可(ke)以看到有一些山,这实际上是在地平(ping)面(mian)以外更远(yuan)距离(li)的(de)阿波罗盆(pen)地的(de)一些环形坑的(de)边缘。

“和嫦(chang)娥五号拍摄的(de)着陆区全景图相比,嫦(chang)娥六号拍的(de)全景图最明显(xian)的(de)差(cha)别是,着陆区表面(mian)上没有嫦(chang)娥五号的(de)碎石块那么多,特别是在嫦(chang)娥五号的(de)着陆区有一块30厘米左(zuo)右大(da)的(de)石块,是从远(yuan)处抛射来的(de),但在嫦(chang)娥六号的(de)着陆区没有发现这么大(da)的(de)石块,有几个石块可(ke)能(neng)大(da)小就三五厘米这样大(da)。感觉表面(mian)比嫦(chang)娥五号要光滑(hua),有一些小撞击坑,还有一些像泥巴一样的(de)痕迹,有可(ke)能(neng)是溅射物抛射落到着陆区的(de)一些痕迹。”任鑫说(shuo)。

据央(yang)视新闻

揭(jie)秘4

嫦(chang)娥六号如何回家?

与地面(mian)起飞相比,嫦(chang)娥六号上升器没有固定的(de)发射塔架系(xi)统,而是将着陆器作为“临时塔架”。与嫦(chang)娥五号月面(mian)起飞相比,嫦(chang)娥六号从月球背面(mian)起飞,无法直(zhi)接得到地面(mian)测控支持,而需要在鹊桥二号中继卫(wei)星辅助下,借助自身携带的(de)特殊(shu)敏感器实现自主定位、定姿,工程实施难(nan)度更大(da)。

嫦(chang)娥六号从月背起飞到返回地球,要经历(li)哪些节(jie)点?

首先,嫦(chang)娥六号“着上组合体”进(jin)行分离(li),也就是上升器与着陆器的(de)分离(li)。着陆器留在月面(mian),上升器带着月壤从月背起飞。

上升器经过约6分钟飞行,就到了近月点约15公里、远(yuan)月点约180公里的(de)上升目标轨(gui)道。此后,再经过几次轨(gui)道机动,进(jin)入高度约210公里的(de)环月圆轨(gui)道。在这里,“轨(gui)返组合体”正(zheng)等待着上升器。

由于上升器和“轨(gui)返组合体”的(de)重量差(cha)距比较大(da),为了避免交会对接时两器碰撞,两个飞行器的(de)交会对接将采用(yong)“握(wo)手(shou)”加“抱紧”的(de)方式,这一过程约需21秒(1秒捕获、10秒校正(zheng)、10秒锁紧)。

完成交会对接后,上升器要转交月壤样品,借助转移机构(gou),样品容器将通过一个200到300毫米的(de)狭小通道,最终被抓取到返回器内。

在完成样品转移后,“上升器”完成使命,与“轨(gui)返组合体”分离(li)。这之后,“轨(gui)返组合体”就在环月轨(gui)道飞行、等待月地转移的(de)“窗口”时机。环月等待为14天左(zuo)右,“轨(gui)返组合体”开始实施月地转移入射机动,进(jin)入月地转移轨(gui)道。此后,经过约5天、途中进(jin)行1至3次修正(zheng)后,“轨(gui)返组合体”来到距离(li)地球约5000公里的(de)高度,这时,嫦(chang)娥六号的(de)返回器和轨(gui)道器分离(li)。

之后,返回器便独(du)自进(jin)入再入返回阶段,本次返回,采用(yong)的(de)是半弹道跳跃式再入大(da)气(qi)层的(de)方式。最终,嫦(chang)娥六号返回器将降落于内蒙古四子王旗着陆场(chang),完成这场(chang)历(li)时53天的(de)地月往返之旅。据央(yang)视新闻

采写(除署名外)/新京报记者张建林

版权号:18172771662813
 
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