嫦娥六号带“珍宝”回家 哈工大硬核助力……

本文转自：生活报

人类历史上首次！

嫦娥六号带“珍宝”回家 哈工大硬核助力……

轨道器与上升器对接

月表高温作业机械臂

钻取相机拍摄月背采样

生活报讯 （记者吕晓艳） 6月25日14时7分，嫦娥六号返回器携带来自月背的月球样品安全着陆在内蒙古四子王旗预定区域。嫦娥六号在人类历史上首次实现月球背面采样返回，是我国建设航天强国、科技强国取得的又一标志性成果。自2004年中国探月工程正式批准立项后，从嫦娥一号拍摄全月球影像图，到嫦娥四号实现人类首次月球背面软着陆；从嫦娥五号带着月壤胜利归来，再到如今嫦娥六号月背“挖宝”，都有哈工大硬核助力……

采集月球“土特产”样本 哈工大多学科助力一身真功夫

嫦娥六号由鹊桥二号中继星通信支撑，测控时段不连续，采样时段受约束，月背地质及月壤物理条件不可知，采样技术难度大。

紧密围绕月背采样任务目标，哈工大组建了由机电学院邓宗全院士牵头的多学科团队，与探测器系统抓总单位中国空间技术研究院开展了长期合作攻关，解决了若干月面采样关键技术，在型号产品研制、地面试验、在轨作业等方面解决了若干技术难题。

面向月球背面取样返回任务新需求，机电学院宇航空间机构及控制研究中心团队研制了月面采样智能支持与反演系统，实现了基于遥测数据驱动的月面钻取采样全流程状态实时监测、月壤剖面物理状态在线辨识、采样系统健康度评估及取样效能预判、异常工况机理判读与决策支持、剖面月壤力学参数反演等功能，有力支撑了嫦娥六号钻取采样子系统月面作业操控任务决策。

化工与化学学院高分子化工团队完成了取芯软袋型号产品研制任务。针对钻取剖面层序样品的原位封装与整形难题，创新设计了高分子纤维“绳-袋复合”一体化结构，形成了取芯软袋产品的标准化织造工艺，突破了取芯软袋组件形-性定量可控、绳-袋过渡段应力均化等核心技术，圆满完成了月壤剖面层序样品的封装任务。

材料学院轻质耐热金属基复合材料团队突破了高模量、高强韧、高稳定性铝基复合材料及其复杂薄壁大尺寸构件制造技术，为嫦娥六号大型月表采样机械臂结构件研制提供了技术保障。

航天学院飞行器动力学设计与仿真团队针对钻取子系统作业效能验证和机构动力学优化等技术难题，研制了钻取子系统地面验证支持平台，集成了面向钻取采样过程的全方位在线监视和专家决策功能，支撑了嫦娥六号钻取采样全流程地面演练工作，保障了陌生月面条件下采样作业快速预报和综合诊断任务的顺利开展。

完美落月 背后哈工大“黑科技”助力

嫦娥六号在月球背面平稳着陆、“挖宝”后完成月球轨道的交会对接，在此过程中，GNC系统(导航、制导与控制系统)发挥着至关重要的作用。航天学院空间控制与惯性技术研究中心团队突破了多电机同步伺服、轻质高刚度结构设计和大动态、高精度运动控制等难题，研制成功月球探测GNC地面验证系统，为确保嫦娥六号任务万无一失起到关键作用。

采样完成，如何带“珍宝”回家？

6月6日14时48分，嫦娥六号上升器成功与轨道器和返回器组合体完成月球轨道的交会对接，并于15时24分将月球样品容器安全转移至返回器中。这是我国航天器继嫦娥五号之后，第二次实现月球轨道交会对接。

交会对接机构是嫦娥六号探测器微波雷达指向系统的关键技术之一，驱动器是该系统关键部件之一，选用了西安创联超声技术有限责任公司自主研制的超声电机，用于轨返组合体与上升器的微波雷达瞄准控制，完成月球轨道多次交会对接任务。

摩擦材料是超声电机的关键技术之一，选用了机电学院摩擦学与压电驱动技术研究室团队研制的摩擦材料，保障了超声电机始终具有良好的运行状态，实现了我国超声电机首次空间连续高时长、高精度执行任务，填补了超声电机领域摩擦材料连续可靠空间运行数小时的空白，为嫦娥六号总任务的顺利完成作出了重要贡献。

嫦娥自备“降温”神器

在100多摄氏度的月球表面挖土，那小小的“嫦娥”没有足够的散热面积，这时就轮到我们自主研发的散热神器“水升华器”闪亮登场了。

机电学院流体控制与自动化系团队结合多年从事各类特种流控阀研制经验，攻克了毫升级微流量下千帕级压力稳定控制难题，设计了低压微流量水升华器供水减压阀，满足了水升华器微流量稳定供水以及防超压破冰安全需求，为嫦娥六号任务顺利完成作出了贡献。

为长征五号火箭助力

嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭成功发射。

航天学院赫晓东院士团队采用材料微结构连续调控优化设计方法，充分发挥纤维材料性能特点，研制出了纤维分布特殊、密度小、隔热性能优异，并具备三维曲面贴合、阻燃及不吸潮等特点的轻质绝热柔性热防护材料，解决了长征五号二级发动机舱内热防护难题。

航天学院复合材料与结构研究所轻量化与热防护结构团队承担的“轻质高回弹柔性隔热产品制造”项目，成功研制出一种兼具大尺寸、三维曲率、高回弹和高效隔热的隔热制品，成功应用于长征运载火箭大底柔性隔热裙，结构重量降低30%，隔热效率提高50%，解决了轻量化隔热结构在高热流工况长期稳定服役难题。

多余物控制是航天工程的一项重要任务。机电学院精密工程研究所团队采用大尺度多自由度机械臂结合超音速气液混合与光学在线检测技术，研制了运载火箭贮箱超音速水射流柔性清理与自动检测成套装备，国内首次解决了复杂空间环境下多余物清理且难以量化检测的难题，实现了贮箱多余物高效智能化清理与自动化检测。

金属橡胶技术是解决航空航天领域高真空、大温差、强辐射等极端工况下阻尼减振等技术难题的专用技术。机电学院金属橡胶技术研究所团队为长征五号解决了高真空、大温差、强辐射等极端工况下阻尼减振难题。

建筑与设计学院工业设计团队为长征五号设计涂装效果和“长五”品牌标识，助力我国重型运载火箭的视觉形象打造。

38万公里外的“挖土”有多难？

嫦娥六号新的使命——前往月球背面南极-艾特肯盆地，进行科学探测和样本采集等工作。这是人类首次月球背面采样返回任务，困难点也在于月背采样。

相比于月球正面采样，在月球背面实施无人自主采样，不能直接和地球通信，需中继星来传递信息。“天都一号”“天都二号”通导技术试验星伴随探月工程四期鹊桥二号中继星任务搭乘长征八号遥三运载火箭从文昌航天发射场发射升空，为架设地月“鹊桥网络”提供先期技术验证。天都星由深空探测实验室抓总研制，其中“天都二号”卫星由哈尔滨工业大学研制。

在月球背面实施无人自主采样，还需面临月背土壤剖面结构及物理特性未知等特殊挑战。嫦娥五号的表取采样共用时约16个小时，而嫦娥六号表取采样的时间只有约14个小时，时间紧、任务重。我国能圆满完成人类首次月背采样实属不易，展现了我国深空探测领域的综合实力。

据悉，本次从月球背面艾特肯盆地阿波罗撞击坑内采回的钻取和铲取样品，承载了月背物质形成和演化历史，为人类深度认知月球形成和演化规律提供了物质样本。