“合肥力量”将助力我国火星探测

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“合肥力量”将助力我国火星探测

正文来源:江淮晨报

4月24日,国家航天局宣布,我国中国行星探测任务命名为“天问(Tianwen)系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”。记者获悉,由中国科学院物质科学研究院研制的着陆器缓冲元件,将参与我国火星探测任务。

中国首次火星探测任务命名为“天问一号”

4月24日,是第5个中国航天日,也是东方红一号发射成功50周年。在昨日举行的2020年“中国航天日”线上启动仪式上,备受关注的中国首次火星探测任务名称、任务标识公布。中国行星探测任务被命名为“天问(Tianwen)系列”,首次火星探测任务被命名为“天问一号”,后续行星任务依次编号。

据介绍,该名称源于屈原长诗《天问》,表达了中华民族对真理追求的坚韧与执着,体现了对自然和宇宙空间探索的文化传承,寓意探求科学真理征途漫漫,追求科技创新永无止境。同时,象征“揽星九天”的任务标识,展示了独特字母“C”的形象,汇聚了中国行星探测(China)、国际合作精神(Cooperation)、深空探测进入太空的能力(C3)等多重含义,展现出中国航天开放合作的理念与态度。

“合肥力量”将助力我国火星探测

记者获悉,由中国科学院合肥物质科学研究院研制的着陆器缓冲元件,将参与我国火星探测任务。

探测器在相关星体上着陆时,其“着陆腿”可能会面临着着陆时间不一、冲击力分布不均等风险,因此,着陆器缓冲元件缓冲拉杆等是着陆系统中的关键重要件。早在十多年前,合肥研究院固体物理研究所便开始进行缓冲拉杆的系列研究。

2006年,中国探月工程项目启动不满3年。如何实现月面软着陆,成为当时工程任务的重点与难题。这期间,探测器着陆缓冲系统研制部门提出,需要一种新型缓冲吸能拉杆材料,要求强度适中,具有超塑性,单位质量吸能优异,环境适应良好等要求,该材料直接关系到“腿式着陆缓冲机构”设计方案的成败。

合肥研究院固体物理研究所承担拉杆材料的探索重任后,研发过程充满难题。其中,由于拉杆产品细长,机加工过程中极易发生弯曲、碰撞或刮擦等作用。固体所科研人员通过制造划痕和缺口、表面粗化、尺寸不均匀分布、反复弯曲等极端条件,对拉杆产品的性能变化进行验证,从而确定了这些条件产生影响的临界值,为过程质量控制提供了可靠的依据。

“在这样的极端条件下,拉杆必须高效、可靠、稳定地发挥吸能作用,才能确保探测器安全着陆。”固体所副研究员、拉杆项目的主要研发人员王幸福介绍,拉杆所用的合金材料必须满足强度适中、塑性好,且质量轻等综合性“高素质”。

最终,历经预先研究、方案验证、初样研制、工艺研究及正样研制等全部过程。在材料设计与制备、产品结构与工艺优化、过程管理与质量监控等方面取得了一系列重要进展,攻克了材料冶炼、锻造和轧制等热加工技术的难关。终于设计并制备出了各项性能指标及空间环境适应性均优于技术要求的材料及产品。

曾两次助力我国深空探测元件性能或将进一步提升

2012年9月,经过相关部门的评审与验收,合肥研究院研制的拉杆正样实现顺利交付。2013年12月14日,嫦娥三号探测器成功在月球虹湾区实现软着陆,拉杆产品为我国首个航天器踏足地外天体作出了重要贡献。2019年1月3日,其再次成功助力“嫦娥四号”实现人类探测器首次在月球背面软着陆,又一次“护送”着人类对于宇宙探测的伟大梦想“落地”。

在2019年助力“嫦娥四号”月背软着陆时,这一拉杆材料已经有了更高的“素质”。在满足强度、质量等一系列“苛刻”条件的情况下,它的延伸率能达到80%至110%,在着陆产生冲击时,它会通过自身的塑性变形来吸收冲击力,阻止外界冲击传递给探测器。而在同样强度、质量下,普通合金材料的塑性延伸率仅有30%不到。

记者获悉,合肥研究院固体所承担的火星探测任务相关着陆器缓冲元件研制工作,在2019年初已经正式转入正样研制阶段。目前,相关研究人员正依靠现有的技术持续进行科研攻关,运用在火星探测任务中的着陆器缓冲原件,或将在性能上有进一步提升。

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