历史 5倍于苏联三次采样总和,嫦娥五号月壤称重结果出炉!见证历史
嫦娥五号返回器在经历近第二宇宙速度再入以及高速半弹道跳跃式再入之后于12月17日1时59分成功着陆于内蒙古四子王旗主着陆场,当天经直升机、运输机、公路等多种方式接力运输后安全抵达嫦娥五号抓总研制单位航天科技五院。
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最隆重的仪式欢迎嫦娥五号回家
12月19日,航天科技五院举行月球样品交接仪式,科研人员正式开启返回器舱门,顺利提取月壤样本贮存容器,随即在多方共同见证下称重计量,最终嫦娥五号获取的月壤样本重量是1731克,圆满达成预定两公斤左右采样量目标。
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从返回器中取出月壤封装容器
1731克是什么概念?前不久日本隼鸟二号的采样量约5.4克,月球-24号是苏联月球无人自动采样最成功的一次任务,获取了170克月壤,嫦娥五号是其10倍,而苏联三次无人月球采样量总和是335克,嫦娥五号是其5倍有余。
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月壤称重
嫦娥五号采样任务之成功有目共睹,那么为什么它没有力争上游呢?
嫦娥五号着陆器与上升器组合体共配置有两种采样工具,成功登月后首先启用的是岩心钻探机,用于钻取取样,这是一种同心管式结构,最内层有包裹月壤的取芯袋。
如此设计的优势是可以在不破坏月壤层区分布的前提下获取月壤,有利于更全面的分析月壤结构,钻头由特种合金打造,可以击碎月岩,能够深入月面下两米取样。
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嫦娥五号月表钻取
岩心钻探机无法摆动只有一次机会,为了增加冗余能力,结合嫦娥五号着上组合体的设备搭载能力,着陆器安装了一部四自由度表取机械臂,表取工作被安排在钻取任务完成后进行。
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四自由度机械臂表取采样
表取机械臂配置有两部末段采样器,采样器甲具备铲取、挖取、抓取三合一功能。采样器乙具有浅层钻取功能,是采样器甲的备份,用于复杂月面环境的表取采样,嫦娥五号自始至终并没有启用采样器乙。
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表取机械臂的采样器甲与采样器乙
表取机械臂设计采样任务15次,由于着陆区选得非常好,加上嫦娥五号应用的基于机器视觉理念登月控制技术的加持,其落月区域的月面非常平坦,月壤松软程度也非常好,因此表取机械臂只实施了12次采样任务就提前将表取初级封装容器装满。
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嫦娥五号表取采样提前完工
嫦娥五号设计月壤最大采样量是4公斤,目标是2公斤左右,也就是说上升器具备4公斤重月壤样本的月面发射能力,轨返组合体也具备4公斤重月壤样本的月地转移运输能力,那么为什么重量没有达到上限呢?
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上升器月面发射
因为月壤存在颗粒间隙,如果抓取的都是密实度很高的月壤,那么重量会有很大的上升空间,然而四自由度机械臂拥有较大范围的活动采样空间,科学家也为了尽可能取得更加丰富多样的样品种类,表取月壤中存在小尺寸月岩,这也会导致间隙的存在。
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倒入表取初级封装容器中的月壤
从嫦娥五号返回器中取出的月壤样品贮存容器的设计非常类似海军052D、055两型驱逐舰配置的CCL导弹垂直发射系统的构造,二者都是同心筒结构,垂发是利用同心筒结构排导热发射产生的废热燃气。
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钻取封装容器进入月面封装容器
月壤样品贮存容器则是利用同心筒结构在有限的空间内同时存贮钻取与表取容器,钻取采样完成后采样杆直接解锁将钻取封装容器放置于月面封装容器中,尔后采样杆摆开为表取封装容器让路。
表取封装容器完成采样后,机械臂采样器甲启用抓取功能将表取封装容器提取出来,尔后放置于月面封装容器中钻取封装容器的内侧,进而合拢月面封装容器口盖。
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采样器甲抓取表取初级封装容器(地面试验画面)
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