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太空抱爪!揭秘中国月球“取货”背后的关键“牵手”

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admin手机认证 发表于 2020-12-6 13:46:29 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式
效果图 来源:中国航天科技集团八院

中新网上海12月6日电(郑莹莹 郭超凯 王玓瑭)北京时间12月6日5时42分,嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接,并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中。这是中国首次实现月球轨道交会对接。

要顺利接到月球“‘土’特产”,并非易事。中国航天科技集团有限公司八院嫦娥五号探测器副总指挥张玉花说,“我们在嫦娥五号上采用了抱爪式对接机构,通过增加连杆棘爪式转移机构,实现了对接与自动转移功能的一体化,这些设计理念都是世界首创。”

“所谓‘抱爪’,形象地说,就像我们手握棍子的动作,两个方向一用力,就可以把棍子牢牢地握在手中。”嫦娥五号轨道器技术副总负责人胡震宇介绍。

嫦娥五号探测器采用的对接机构,是由3套K形抱爪构成的,当上升器靠近时,只要对准连接面上的3根连杆,将抱爪收紧,就可以实现两器的紧密连接。

而轨道器和上升器对接完成后,还要进行一个重要动作,就是将上升器上装有月壤的样品容器转移到返回器中。

胡震宇介绍,连杆棘爪式转移机构,采用了一个非常巧妙的设计,“我们利用2套倒三角形构型的棘爪,通过4次伸缩,使得容器逐渐移动到返回器中。这个构型很像我们经常使用的扎带,相连后就只能单方向传递,只能前进不能后退。”

捕获、收拢、转移,看似简单的过程,但要在38万公里之外高速运行的飞行器上实现却远远没有那么简单。

“月球轨道相对于地球轨道有时延,时间走廊较小,这就对时效性要求非常高,必须一气呵成完成对接与转移任务。”对接机构与样品转移分系统技术负责人刘仲说。

他进一步解释,“对接全步骤要在21秒内完成,1秒捕获、10秒校正、10秒锁紧。为此我们做了35项故障预案,从启动开始到交会对接,全部采用自动控制。”

八院工程研制单位从2011年就开始开展相关技术的攻关和工程研制,以突破轻小型弱撞击式对接、复杂接口自动样品转移、对接与转移一体化等关键技术。

刘仲介绍,团队构建了整机特性测试台、性能测试台、综合测试台、热真空试验台四大测试系统,先后进行了661次对接测试、518次样品转移测试,通过不断地测试、优化,确保自动对接与样品转移过程的万无一失。团队甚至在试验中故意加入小故障,让对接机构自动判别,进行故障排除,确保整个过程一气呵成、稳妥可靠。
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