北京時(shí)間12月2日4時(shí)53分,探月工程嫦娥五號著陸器和上升器組合體完成了月球鉆取采樣及封裝。
圖片來源:人民日報(bào)客戶端
探測器于12月1日23時(shí)許成功著陸月面后,開展了太陽翼展開、機(jī)構(gòu)解鎖等相關(guān)準(zhǔn)備工作。目前,著陸器和上升器組合體正按計(jì)劃進(jìn)行表取采樣。嫦娥五號探測器自動(dòng)采樣任務(wù)采用表鉆結(jié)合,多點(diǎn)采樣的方式,設(shè)計(jì)了鉆具鉆取和機(jī)械臂表取兩種“挖土”模式。
超硬材料行業(yè)專家、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)段隆臣教授團(tuán)隊(duì)和李大佛教授團(tuán)隊(duì)參加了部分鉆探方案設(shè)計(jì)和鉆探模擬試驗(yàn)等工作,為“嫦娥”配上金剛鉆。
在月球上咋“挖土”?
月球上沒有空氣、沒有水,取月壤的鉆頭要鉆進(jìn)月表2米深。那么采用何種鉆探方法?高速旋轉(zhuǎn)下鉆頭如何散熱?
首先,通過計(jì)算確定在月球上鉆探2米需要的動(dòng)力儲備
然后,通過低密度月壤模擬低重力效果,反復(fù)嘗試選定螺旋鉆進(jìn)方案。
最后,螺旋葉片帶出的月表的月壤可以有效降低鉆頭的溫度,不需要冷卻也能確保鉆頭正常工作。
段隆臣教授透露,在鉆頭的選取上,李大佛教授團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了很多有益嘗試,但李教授沒有等到嫦娥五號升空的這一天就去世了。
“鉆頭鉆進(jìn)后,月壤的一部分會(huì)由鉆頭的螺旋葉片帶出月表,另一部分月壤通過空芯鉆桿帶回地球?!倍温〕紙F(tuán)隊(duì)成員高輝副教授介紹,嫦娥的取土作業(yè)采用表取和鉆取兩種方式進(jìn)行。
按照計(jì)劃,表取1.5千克,鉆取0.5千克。表取由機(jī)械臂采用挖、夾、鏟等動(dòng)作完成。表取的機(jī)械臂相當(dāng)于機(jī)械手,異常靈活,配合計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)自由抓取。若遇到大型巖石或者硬度較高的月表,力量超過機(jī)器人設(shè)計(jì)限度,鉆取無法進(jìn)行,這時(shí)候?qū)⒏嘁蕾囉诒砣 ?br/>
關(guān)于段隆臣教授
段隆臣教授主要研究方向?yàn)樯畈康刭|(zhì)工程,鉆頭與巖土的相互作用。2004~2015任中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院勘察與基礎(chǔ)工程系主任,現(xiàn)任系書記。中國機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)超硬材料分會(huì)、磨粒專業(yè)技術(shù)委員會(huì)委員;2013年江蘇省“雙創(chuàng)”人才。中文核心期刊《金剛石與磨料磨具工程》、《地質(zhì)科技通報(bào)》期刊編委。近年來主持或完成國家自然科學(xué)基金委、科技部國際合作、中國地調(diào)局、青海省重點(diǎn)研發(fā)和轉(zhuǎn)化計(jì)劃項(xiàng)目、江蘇省重大成果轉(zhuǎn)化、武漢市科技成果轉(zhuǎn)化和企業(yè)委托等項(xiàng)目30余項(xiàng),公開發(fā)表SCI/EI論文18篇,獲國家發(fā)明專利20項(xiàng),出版專著和教材3部。
關(guān)于李大佛教授
李大佛教授是中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)鉆探工程專業(yè)教授,兼任該校低溫電鍍金剛石鉆頭教研室主任及長江鉆頭研制公司總經(jīng)理,1991年獲國務(wù)院特殊津貼,1992年被國家人事部授予“有突出貢獻(xiàn)中青年專家”稱號。李大佛教授主要從事低溫電鍍金剛石鉆頭的研制工作,相繼獲得國家科委三等發(fā)明獎(jiǎng)和地礦部科技成果一、二、三等獎(jiǎng)等多項(xiàng);并獲得武漢市科技新秀稱號和武漢市二等發(fā)明獎(jiǎng)。他先后研制開發(fā)出各種系列的低溫電鍍金剛石地質(zhì)鉆頭、PDC復(fù)合片石油鉆頭、薄壁工程金剛石鉆頭與金剛石擴(kuò)孔器、無壓浸漬PDC石油鉆頭等新產(chǎn)品。在其研究領(lǐng)域內(nèi)發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇,專著四部。他是我國電鍍金剛石鉆頭領(lǐng)域的主要開拓者與帶頭人。