“嫦娥五號機械臂長3.7米，結(jié)構(gòu)重量3100克，臂厚1.4毫米，相當于十幾張紙的厚度，可以說是太空里的‘白瘦美’。”哈爾濱工業(yè)大學(xué)實驗室里，46歲的張學(xué)習(xí)身穿藍色工裝，手持銀白色機械臂模型，一邊模仿機械臂運動，一邊介紹它的神奇之處。
張學(xué)習(xí)是哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，他所在的輕質(zhì)耐熱金屬基復(fù)合材料團隊從事金屬基復(fù)合材料研發(fā)30余年。在嫦娥五號“挖土”之旅中，團隊攻克了鋁基復(fù)合材料在空天領(lǐng)域應(yīng)用的多項關(guān)鍵性技術(shù)，參與研制出機械臂。
時間回到2020年12月2日深夜。嫦娥五號“舒展”機械臂，歷經(jīng)近15小時，連續(xù)采樣12次，圓滿完成月球表層和次表層月壤的采樣任務(wù)。當機械臂采滿樣品容器、精確轉(zhuǎn)移到封裝容器后，張學(xué)習(xí)和團隊成員長舒一口氣。
“飛上天的每1克，都要精打細算。”張學(xué)習(xí)說，在航空航天領(lǐng)域，輕量化是永恒的主題，每減輕1克重量，將節(jié)省巨大成本。同時，機械臂要實現(xiàn)大面積、多區(qū)域、多次數(shù)、長時間連續(xù)采樣和關(guān)鍵動作，因此必須在輕的基礎(chǔ)上增加強度、剛度和尺寸穩(wěn)定性。
月球?qū)儆谡婵窄h(huán)境，隨著太陽照射變化，其表面溫度最高達100攝氏度，最低在零下50攝氏度以下，機械臂要承受巨大溫差。
按照嚴苛的環(huán)境要求，張學(xué)習(xí)與團隊研制出晶須增強鋁基復(fù)合材料，解決了輕質(zhì)高剛度高強度航天結(jié)構(gòu)件研制的核心技術(shù)。同時，團隊還開發(fā)出一套檢測技術(shù)和檢測裝置，實現(xiàn)了機械臂剛度的精確檢測，獲得兩項國家發(fā)明專利授權(quán)，為解決同類產(chǎn)品的分析測試提供了技術(shù)支撐。
副教授錢明芳回憶說，實驗階段，一點點微弱的振動都可能導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)波動，影響測試結(jié)果。實驗場所白天有其他課題組工作，他們的實驗基本上都在晚上進行，一連就是好幾個通宵。
張學(xué)習(xí)說，在項目研發(fā)前期，由于一些技術(shù)缺陷，團隊在一年半的時間內(nèi)都找不到恰當?shù)慕鉀Q辦法，只得不斷與設(shè)計單位溝通，不停地試錯、完善、調(diào)整……
“十年磨一劍。”張學(xué)習(xí)介紹，從2010年項目論證，到2013年項目啟動，再到2017年完成技術(shù)攻關(guān)、2020年成功登月……十年來，團隊一步一個腳印，見證著嫦娥五號的騰飛之路。
張學(xué)習(xí)坦言，每一次探索都可能失敗，面對失敗，不能停滯不前，不能消極沮喪，要把研制過程遇到的困難和挫折，當作推動復(fù)合材料及其應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的動力，這也是團隊制勝的法寶。
“未來一系列國家重大任務(wù)對新材料研發(fā)提出了更高要求，只有不斷創(chuàng)新，才能滿足需要。”哈工大材料科學(xué)與工程學(xué)院院長、團隊負責人耿林說，未來團隊將發(fā)揮多學(xué)科技術(shù)優(yōu)勢，不斷加強條件建設(shè)和技術(shù)創(chuàng)新，接續(xù)向著浩瀚宇宙邁進。(記者楊思琪)
關(guān)鍵詞： 嫦娥五號
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