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鹿泉高质量喝茶场子外卖推荐,嫦娥六号如何实现月背“挖宝”?解锁那些关键设备,月球,探测器,着陆
2024-06-10 13:04:37
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嫦娥六号日前完成(cheng)世界首次月球背面采(cai)样。从6月2日到6月6日这几天(tian)时间里(li),嫦娥六号在月球上完成(cheng)的一系列关键动作。降落月面、采(cai)集(ji)月壤、封(feng)装、拍(pai)照、月面起飞、交会对接……等等一系列动作可以说是(shi)一气(qi)呵成(cheng),干得漂亮。

现在,携带着(zhe)月球背面土壤的嫦娥六号轨道器和返回器组合体,正(zheng)在环月轨道上飞行,大约再过12天(tian)左右,等待一个合适(shi)的窗口就动身(shen)返回。

月壤“珍宝”即将来到地球,在这场环环相(xiang)扣(kou)、步步关键的“太空接力”中,有不少高科技(ji)的应用,确(que)保(bao)了步步关键成(cheng)为步步稳健。解锁嫦娥六号“太空挖宝工具箱”,了解几个在“挖宝”过程中起到关键作用的关键设备,看看它们究竟是(shi)怎么让嫦娥六号落得下(xia)去、看得清楚、挖得到宝。

三个敏感器接力协作 确(que)保(bao)安全着(zhe)陆

与月球正(zheng)面相(xiang)比(bi),月球背面布满了大大小小的撞击坑,怎么才能(neng)让嫦娥六号安全着(zhe)陆在一块相(xiang)对平坦的区域上,实(shi)现“落得准(zhun)”呢,这就需(xu)要让探测(ce)器拥有“眼睛”和“耳朵”,能(neng)够眼观六路、耳听八(ba)方,嫦娥六号自身(shen)携带了三个敏感器,通过敏感器的接力协作,把(ba)要降落的地方看清楚、判断准(zhun),确(que)保(bao)嫦娥六号实(shi)现稳稳落月。

嫦娥六号携带了许多敏感器,这些敏感器就像是(shi)探测(ce)器的眼睛和耳朵,它们通过光(guang)学、微波等方式自动判断具体的着(zhe)陆地点(dian)。这些敏感器就包括中国科学院上海技(ji)术物理(li)研(yan)究所研(yan)制的激光(guang)测(ce)距敏感器、激光(guang)测(ce)速敏感器和激光(guang)三维成(cheng)像敏感器。

激光(guang)测(ce)距敏感器:测(ce)量与月背表(biao)面距离

其中,激光(guang)测(ce)距敏感器向月面发射激光(guang)光(guang)脉冲,通过测(ce)量月面回波脉冲信号与激光(guang)发射脉冲信号的时间间隔,时刻(ke)提醒着(zhe)上组合体跟月背表(biao)面还有多远的距离。

嫦娥六号激光(guang)测(ce)距敏感器副主任设计师 程鹏飞:它是(shi)嫦娥六号最早(zao)开(kai)机的一台载荷,它从距离月面大概(gai)30公里(li)处开(kai)始工作,直(zhi)至探测(ce)器软着(zhe)陆,全程都(dou)要为嫦娥六号探测(ce)器提供精确(que)的距离信息(xi)。

激光(guang)测(ce)速敏感器:速度(du)测(ce)准(zhun)着(zhe)陆才稳

当嫦娥六号着(zhe)陆器下(xia)降到距离月表(biao)3公里(li)处时,激光(guang)测(ce)速敏感器开(kai)始工作,它主要解决(jue)速度(du)测(ce)量的问题,速度(du)测(ce)得越准(zhun),着(zhe)陆才能(neng)越稳。简单来说,激光(guang)测(ce)距敏感器和激光(guang)测(ce)速敏感器的作用是(shi)在下(xia)降过程中给(gei)着(zhe)陆器提供实(shi)时距离和速度(du)信息(xi),确(que)保(bao)着(zhe)陆精度(du)和安全;而着(zhe)陆点(dian)的选(xuan)取(qu)则依靠(kao)激光(guang)三维成(cheng)像敏感器。

三维成(cheng)像敏感器:可识别0.2米的坑

嫦娥六号激光(guang)三维成(cheng)像敏感器主管设计师 李铭:在距月球100米左右的一个距离的时候,嫦娥六号着(zhe)陆器会悬停在月球的上空,我们的激光(guang)三维成(cheng)像敏感器会开(kai)机工作,在0.25秒的时间内对月球30度(du)乘30度(du)这样一个范(fan)围的地形进行精细的三维成(cheng)像探测(ce),可以获得五厘米的精度(du),作用是(shi)可以寻找(zhao)一个平坦的安全着(zhe)陆区,把(ba)嫦娥六号降下(xia)去,防止出现坑或者是(shi)障碍。

激光(guang)三维成(cheng)像敏感器的测(ce)量有多精准(zhun)呢?专(zhuan)家介绍,它能(neng)在空中把(ba)0.2米的坑和石头区别出来,帮助探测(ce)器自主判断落地区域是(shi)否存在障碍;而且在着(zhe)陆器悬停的过程中,它仅有三次作出判断的机会,做到又快又准(zhun),三个敏感器接力协作,才保(bao)证(zheng)了此次嫦娥六号选(xuan)取(qu)了安全的着(zhe)陆点(dian)成(cheng)功在月背软着(zhe)陆。

“月壤鹰眼” :月球矿物光(guang)谱分析仪

安全软着(zhe)陆后,嫦娥六号在月球背面完成(cheng)了“挖土”采(cai)样的任务,在这个过程中,月球矿物光(guang)谱分析仪开(kai)机工作,它就像一个“鹰眼”,能(neng)够快速进行光(guang)谱探测(ce)、识别采(cai)样区域的矿物成(cheng)分,还具备了对月球水检测(ce)的能(neng)力。

专(zhuan)家告诉我们,在嫦娥六号探测(ce)器顺利登陆月背之后,只有约48小时的月面工作时间,月球矿物光(guang)谱分析仪是(shi)在探测(ce)器收集(ji)表(biao)面月壤时工作的,它需(xu)要在“挖土”前和“挖土”后,分别对月壤光(guang)谱特(te)征信息(xi)进行记录。

中国科学院上海技(ji)术物理(li)研(yan)究所月球与深(shen)空探测(ce)系列载荷指挥(hui) 舒嵘:将来我们样品取(qu)回来以后,就可以知道样品在月球表(biao)面的时候,它的背景参数,相(xiang)当于地质背景,知道它取(qu)样的环境是(shi)个什(shi)么样。我只取(qu)了一部(bu)分样品,但是(shi)剩下(xia)的样品它是(shi)什(shi)么样的一个光(guang)谱特(te)征,这样实(shi)际上就为科学家的样品分析,做一些背景数据。

据介绍,此次月球矿物光(guang)谱分析仪用上了月球表(biao)面原位(wei)光(guang)谱探测(ce)技(ji)术,国际上首次实(shi)现了在月表(biao)复(fu)杂场景下(xia)对矿物的近距离且不破(po)坏赋存状态的高分辨率(lu)光(guang)谱实(shi)时探测(ce)。

不仅分析了采(cai)样区的矿物组成(cheng)分布,月球矿物光(guang)谱分析仪还特(te)别关注月壤中是(shi)否含有月球水的存在,为破(po)解与揭示月球起源与演化(hua)等科学难题提供了独特(te)的新视角(jiao)。

钻取(qu)设备长2.5米 怎样采(cai)样和储存?

嫦娥六号首次在月球背面“挖土”取(qu)样,仍然采(cai)用了“表(biao)取(qu)”和“钻取(qu)”和两(liang)种方式。“表(biao)取(qu)”就是(shi)小铲子铲土,“钻取(qu)”就是(shi)用钻杆钻土,然后储存起来。其中的钻取(qu)设备,钻杆有两(liang)米多长,它是(shi)怎么实(shi)现取(qu)样的?关键是(shi),这么长的样品它是(shi)怎么储存到那么小的密(mi)封(feng)装置里(li)的呢?嫦娥六号的钻取(qu)设备比(bi)嫦娥五号的又有哪些创(chuang)新?到这个设备的研(yan)制单位(wei)去看一看↓

据介绍,此次嫦娥六号“钻取(qu)”所用的采(cai)样装置共有三层结构,设计长度(du)为2.5米,最外层是(shi)外钻杆,紧靠(kao)外钻杆的是(shi)取(qu)芯管,取(qu)芯管的外面包裹着(zhe)一条取(qu)芯袋。当钻头向下(xia)钻进时,取(qu)芯袋也会跟随着(zhe)取(qu)芯管向下(xia)运动,而钻取(qu)到的月壤岩芯则会被顶进袋内,这个过程有点(dian)像“穿袜子”。取(qu)样后的取(qu)芯袋以缠(chan)绕的方式,存放在钻取(qu)初级密(mi)封(feng)装置上。

中国科学院金属(shu)研(yan)究所研(yan)究员(yuan) 马宗义(yi):钻杆在钻取(qu)的时候必须得耐磨,不能(neng)有大的变形,如果(guo)变形比(bi)较大的话,月壤就取(qu)不回来了。得保(bao)证(zheng)它有足够的塑性和韧性,使它在整个运转(zhuan)的过程中、在钻取(qu)过程中不会发生开(kai)裂。

外钻杆是(shi)嫦娥六号钻取(qu)采(cai)样设备中的关键部(bu)件,为了保(bao)证(zheng)它钻取(qu)有力度(du)、不易(yi)变形,同时重量能(neng)够进一步减轻,中国科学院金属(shu)研(yan)究所科研(yan)团(tuan)队进行了一系列探索,最终研(yan)制出了高强(qiang)韧铝基复(fu)合材料挤压棒材、锻件和厚壁(bi)管材,实(shi)现材料性能(neng)和稳定性的大幅提升,用这些材料制作的钻杆耐磨性和强(qiang)度(du)可以与钢材媲美,同时重量减轻了65%。另外,科研(yan)团(tuan)队对取(qu)芯管也进行了全面升级,采(cai)用两(liang)种轻质异(yi)形铝合金制造(zao),使得钻取(qu)装备的整体重量进一步减轻。

中国科学院金属(shu)研(yan)究所研(yan)究员(yuan) 姜海昌:我们这个管子要求是(shi)一体化(hua)成(cheng)型的,我们可以看到它特(te)别长,为了在登月过程中减轻重量,所以它这个壁(bi)要求很薄,对我们的加工造(zao)成(cheng)很大的困(kun)难。所以在整个制造(zao)过程当中,我们不断地在更换制造(zao)的模具、夹具,进行相(xiang)应的生产。

来源:央视网

发布于:北京市
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