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嫦五抱爪方式捕获上升器 设计理念世界首创

(北京6日讯)中国航天器首次实现月球轨道交会对接。其中,通过远程导引和近程自主控制,轨道器返回器组合体逐步靠近上升器,以“抱爪”的方式捕获上升器,完成交会对接。

中国航天科技集团八院嫦娥五号探测器副总指挥张玉花说:“抱爪机构具有重量轻、捕获可靠、结构简单、对接精度高等优点。因此,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。”

航天科技集团八院嫦娥五号轨道器技术副总负责人胡震宇解释:“所谓的抱爪,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。”

探测器采用的对接机构,就是由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。

捕获、收拢、转移,看似简单的过程,但在38万公里之外高速运行的飞行器上实施,却没有那么简单。

中国航天科技集团八院对接机构与样品转移分系统技术负责人刘仲解释:“月球轨道相对于地球轨道有时延,时间走廊比较小,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。”

他说:“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。”

微波雷达引导对接

由中国航天科工集团二院25所研制的嫦娥五号交会对接微波雷达,作为中远距离测量的“助手”,成功引导完成嫦娥五号的交会对接任务。

微波雷达是一组成对产品,由雷达主机和应答机组成,分别安装在嫦娥五号的轨道器和上升器上。

当轨道器、上升器相距约100公里时,微波雷达开始工作,不断为导航控制分系统提供两组航天器之间的相对运动参数,并且双向通信,两航天器根据雷达信号调整飞行姿态,直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。

随后,上升器中的月壤样品转移至返回器中。

嫦娥五号的轨道器和上升器交会对接,是体量相差巨大的“大追小”复杂受力过程,需要微波雷达的测角精度更高。

微波雷达项目主任设计师贺中琴解释说,微波雷达主要作用在100公里到20米的中远程范围,精度的大幅提高精准对接的胜算。

千里眼顺风耳

此外,装有对接用应答机的上升器在落月时难免形成扬尘,这些肉眼不可见的干扰将会严重影响测角的精度。

事实上,25所研制团队为这次交会对接打造的微波雷达,不仅是“千里眼”,更是“顺风耳”,升级后的它更小巧、更强大、更可靠。

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中国科研人员在月壤样本 首发现天然石墨烯

(北京24日讯)中国科研人员通过对嫦娥五号钻采岩屑月壤的观察分析,首次发现了天然形成的少层石墨烯。

据科技日报星期天(6月23日)报道,来自吉林大学、中国科学院金属研究所、国家深空探测实验室、探月与航天工程中心等的科研人员通过对嫦娥五号钻采岩屑月壤的观察分析,首次发现了天然形成的少层石墨烯。

报道称,相关研究为月球的地质活动和演变历史以及月球的环境特点提供了新见解,为月球的原位资源利用提供了重要信息及线索。

据估计,星际碳总量中约1.9%是以石墨烯的形式存在,其形态和性质由特定的形成过程决定。因此,天然石墨烯的组成和结构特征将为星体的地质演化和月球的原位资源利用提供重要的参考和信息。

在这项研究中,科研团队采用电镜—拉曼联用技术,在月壤样品含碳量相对较高的位置采集了拉曼光谱,确认了月壤样品中石墨碳的结晶质量相对较高。值得注意的是,月壤样品中存在碳的区域含有铁化合物,这与石墨烯的形成密切相关。

科研团队还通过扫描电子显微成像、透射电子显微成像、冷冻条件下球差电镜的高角环形暗场像和高分辨像、能谱和电子能量损失谱、飞行二次质谱等多种表征技术的综合运用及测试结果的多方面严谨比对分析,探究并证实了月壤样品中检测到的石墨碳是少层石墨烯。

2020年12月,中国月球探测器嫦娥五号从月球带回1731克月壤样品,是人类首次获得的月表年轻火山岩区样品。截至今年6月初,嫦娥五号月壤样品已完成向40家科研机构的114个科研团队发放258份77.7克,目前已有多个领域70余项嫦娥五号月球样品研究成果在中外重要学术期刊发表。

石墨烯具有优秀的力学特性和超强导电性导热性等出色的材料特性,其下游应用主要涵盖基础学科、新能源电池、柔性显示屏、传感器及复合材料等领域。

新闻来源:联合早报

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