玉兔二號在月球背面留下“腳印”,這個團隊為它提供行走棘爪

1月3日,“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面,傳回了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖。“嫦娥四號”著陸器與巡視器順利分離後,“玉兔二號”在月背留下了人類航天器的第一行“腳印”。

航天器空間探索的背後,上海交通大學材料科學與工程學院為“嫦娥四號”探探測器在月球背面軟著陸、“玉兔二號”月球車在月球背面巡視探測等提供了材料和部件支撐。

玉兔二号在月球背面留下“脚印”,这个团队为它提供行走棘爪

月球背面照片。@新華視點

澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者1月4日從上海交通大學獲悉,交通大學複合材料研究所、金屬基複合材料國家重點實驗室張荻、歐陽求保團隊研製的高性能SiC增強鋁基複合材料應用於“嫦娥四號”探測器中四個關鍵載荷,包括激光測距儀、三維成像儀、紅外光譜儀等星載光學儀器中的鏡筒、光學底板、框架等12種關鍵構件。

星載光學儀器的任務要求其必須具有很高的分辨率和穩定的光學性能,這就要求對結構與器件進行優化設計時,所用材料必須具有足夠的尺寸穩定性和良好的剛性等優異的綜合性能。

團隊研製的SiC顆粒增強鋁基複合材料具備輕質、高剛性、高尺寸穩定的特點,可滿足載荷結構輕量化、不變形、尺寸穩定的需求,解決了星載儀器高分辨率和高穩定性的難題,為“嫦娥四號”的運行和完成各項科學探測任務提供重要支撐。

玉兔二号在月球背面留下“脚印”,这个团队为它提供行走棘爪

“玉兔二號”月球車抵達月球表面。@航天面面觀

“玉兔二號”在月背巡視也少不了研究團隊的技術支持。

月球車在月面上的巡視工作,要經歷複雜未知的地形地貌、惡劣複雜的空間環境的嚴酷考驗,如“晝夜”超過300℃的溫差導致構件產生熱應力及熱變形、月球車在行走時要承受各種碰撞、擠壓、摩擦、磨損等。登陸月球背面的過程非常曲折,任何細小的失誤都會引發一連串的問題,嚴重的甚至能導致登月失敗。

用於主要與月球表面接觸的行走機構棘爪是月球車開展月球移動探測的關鍵和難題之一。團隊研製的由SiC顆粒增強鋁基複合材料製成的行走棘爪,成功應用於“玉兔二號”月球車。

SiC顆粒增強鋁基複合材料具有重量輕、高剛度、高耐磨、耐衝擊、尺寸穩定等特點,能夠承受月球表面各種苛刻複雜的服役工況條件,為“玉兔二號”月球車在月球背面行走保駕護航。

在支撐此次“嫦娥四號”探測器登陸月球背面任務之前,SiC顆粒增強鋁基複合材料已先後多次在探月工程、載人航天工程等航天重大工程中成功應用,並不斷擴大應用數量和範圍。

2010年10月1日發射的“嫦娥二號”探測器,成功應用3種構件。“嫦娥二號”衛星是探月二期工程的技術先導星,其主要目的是為“嫦娥三號”任務實現月球軟著陸進行部分關鍵技術試驗。“嫦娥二號”取得了大量的科研成果,並且成為中國深空探測史上走得最遠的探測器,在燃料耗盡後成為了環繞太陽軌道的人造天體。

上海交通大學材料科學與工程學院複合材料研究所、金屬基複合材料國家重點實驗室研究團隊針對制約我國航天用非連續增強金屬基複合材料製備科學中複合調控難、界面匹配難、形變加工難三個難點,開展了長期的、深入的系統研究。

團隊所研製的SiC增強鋁基複合材料性能達到國際領先水平,已獲得國家發明專利20餘項。並建立了國內首個航天用鋁基複合材料技術標準,以及國家標準,形成了高性能鋁基複合材料的批量、多品種研製和生產能力,併成功推廣應用。

科技部官網曾這樣評價該團隊,金屬基複合材料國家重點實驗室的研究團隊對鋁基複合材料開展了長期、系統和深入的基礎和應用基礎研究,已成為我國輕質高強鋁基複合材料主要研發和製造基地,為我國高科技發展和維護國家安全做出了重要貢獻。


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