登陆月球背面的背后支撑

作者: 黄辛

来源: 中国科学报

发布日期: 2019-01-15 08:38:55

嫦娥四号的成功着陆和玉兔二号在月球背面的首次行走,背后有上海交通大学材料技术团队的重要贡献。团队研制的高性能SiC增强铝基复合材料为探测器和月球车提供了关键材料和部件支撑,解决了星载仪器高分辨率和高稳定性的难题,为我国航天事业的发展做出了重要贡献。

嫦娥四号着陆后,巡视器随即进行分离,玉兔二号月球车在月球背面留下了人类首次行走足迹,这一切都凝聚了上海交通大学材料技术团队的心血。玉兔二号月球车轮子外侧,由SiC颗粒增强铝基复合材料制成的棘爪。2019年1月3日上午10点26分,嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,并通过鹊桥中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。

此次任务实现了人类探测器首次月背软着陆,首次月背与地球的中继通信,开启了人类月球探测新篇章。嫦娥四号着陆后,巡视器随即进行分离,玉兔二号月球车在月球背面留下了人类首次行走足迹,成功开启在月球背面的巡视探测任务。这一伟大壮举背后也有着上海交通大学材料技术的应用与支撑,彰显了上海交大科学家的智慧。

上海交通大学材料科学与工程学院复合材料研究所、金属基复合材料国家重点实验室张荻教授、欧阳求保教授团队研制的高性能SiC增强铝基复合材料为嫦娥四号探测器在月球背面软着陆、玉兔二号月球车在月球背面巡视探测等提供材料和部件支撑,为中国迈向空间时代贡献力量。

该研究团队研制的高性能SiC增强铝基复合材料应用于嫦娥四号探测器中四个关键载荷,包括激光测距仪、三维成像仪、红外光谱仪等星载光学仪器中的镜筒、光学底板、框架等12种关键构件。研究人员研制的SiC颗粒增强铝基复合材料具备轻质、高刚性、高尺寸稳定的特点,可满足载荷结构轻量化、不变形、尺寸稳定的需求,解决了星载仪器高分辨率和高稳定性的难题,为嫦娥四号的运行和完成各项科学探测任务提供重要支撑。

SiC颗粒增强铝基复合材料具有重量轻、高刚度、高耐磨、耐冲击、尺寸稳定等特点,能够承受月球表面各种苛刻复杂的服役工况条件,为玉兔二号月球车在月球背面行走保驾护航。张荻教授、欧阳求保教授所带领的研究团队对铝基复合材料开展了系统和深入的基础和应用基础研究,使上海交通大学材料科学与工程学院复合材料研究所、金属基复合材料国家重点实验室成为我国轻质高强铝基复合材料主要研发和制造基地。

研究人员经过辛勤努力,研制成功的SiC增强铝基复合材料性能达到国际领先水平,已获得国家发明专利20余项。并建立了国内首个航天用铝基复合材料技术标准,以及国家标准,形成了高性能铝基复合材料的批量、多品种研制和生产能力,并成功推广应用,为我国高科技发展和维护国家安全做出了重要贡献。

据悉,在支撑此次嫦娥四号探测器登陆月球背面任务之前,SiC颗粒增强铝基复合材料已先后多次在探月工程、载人航天工程等航天重大工程中成功应用,并不断扩大应用数量和范围。在嫦娥三号探测器、玉兔号月球车成功登陆月球后,科技部曾这样评价该团队:作为我国探月二期工程的主任务,嫦娥三号探测器是我国航天器首次在地球以外天体实现软着陆和巡视探测活动,是探月工程绕、落、回三步走中承前启后的关键一步。

金属基复合材料国家重点实验室(上海交通大学)为我国探月工程研制了多种高性能铝基复合材料及构件,并成功应用于玉兔号月球车的移动分系统和嫦娥三号光学系统,为国家航天科技发展做出贡献。至今已累计为航天重要工程提供关键构件10000余件。在自豪之余,上海交大材料学院的科研人员表示,将持续关注国家重大需求,践行将论文写在祖国大地上之理念,勇攀科学高峰,为我国航天事业再立新功。

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