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月背挖土!这些高校实力担当
2024-06-05 11:17:00
中国教育在线
作者:
中国教育在线公众号

  6月4日,嫦娥六号完成月背“挖土”,五星红旗在月背升起。

  嫦娥六号为人类采集了第一抔月背之壤,并完成了世界首次月球背面采样和起飞。

  无数国人为之振奋与欢呼!


图源:央视新闻

  一、“嫦娥六号”背后的高校科技力量

  5月3日,嫦娥六号探测器发射升空,开启奔月之旅,于6月2日成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区。6月4日上午7时38分,嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞,成功将上升器送入预定环月轨道。

  此次嫦娥六号月背采样及成功起飞,凝聚着无数科研工作者的智慧和心血,其中,多所高校都贡献了自己的科技成果,展现了高校对国家航天事业的责任与担当。

  武汉纺织大学:精心为国旗选材,“石头版”五星红旗闪耀月球!

  6月3日,月表取样完成后,嫦娥六号着陆器携带的一面由玄武岩纤维制成的“石头版”五星红旗在月球背面成功展开,嫦娥手中的国旗在阳光的照射下呈现出一抹鲜艳的中国红。这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗,也是继2020年12月3日嫦娥五号“织物版”五星红旗在月球成功展示后,中国探测器在月球上再次打上“中国标识”。

  这面由石头做成的国旗瞬间刷屏,成为大家关注的焦点。也让“武汉纺织大学”这所高校出现在公众的注目之下。

  据了解,嫦娥六号月面国旗展示系统由中国航天三江集团联合武汉纺织大学等单位共同研制。针对此次任务中高低温交变、高真空及强紫外辐射等极端环境要求,武汉纺织大学纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室徐卫林院士月面国旗团队选用玄武岩材料,联合湖北汇尔杰玄武岩纤维有限公司和安徽华茂集团,历时近4年,攻克了玄武岩超细纤维纺丝、纺纱、织造及色彩构建等诸多国际难题,首次成功研制出无温控保护、独立动态展示的“石头版”高品质织物国旗。研制期间,探月工程三期探测器系统总指挥、总设计师杨孟飞院士,中国科学院空间中心、中国航天三江集团等单位领导专家多次来校指导,探月工程三期总设计师胡浩、火山地质与第四纪地质学家刘嘉麒院士等也给予了鼎力支持和指导。


徐卫林院士(左二)和月面国旗团队教师曹根阳、王运利、盛丹研讨国旗研制技术问题

  与“嫦娥五号”在太空飞行7天后到达月面相比,此次“嫦娥六号”自5月3日出发后,在太空飞行了30天才落月,时间大幅增加。在奔月、绕月及落月的过程中,高低温反复交替,国旗对环境的耐受性要求就更高。接到嫦娥六号月面展示国旗任务后,徐卫林院士带领月面国旗团队成员曹根阳教授、王运利教授、盛丹博士,遵从“原位利用”的原则,决定采用与月壤化学成分相近的玄武岩作为嫦娥六号国旗的核心材料。“玄武岩纤维具有非常优异的隔热抗辐射性能,能够抵御月表恶劣环境。但玄武岩纤维属于无机纤维,表面光滑、脆性易碎、模量高,难以纺制超细丝、纺纱、织造,以及构筑高牢度的颜色,这些都是团队要攻克的难题,可以说这是一面技术含量很高的‘石头版’织物国旗。”徐卫林院士介绍。

  嫦娥六号月面国旗和嫦娥五号上的国旗规格一样,大小也是300mm×200mm,与a4纸差不多大。不过,玄武岩纤维的密度超出嫦娥五号国旗原料密度近一倍,按常理推断“石头版”国旗会更重。但是,团队研发了大概是头发丝直径三分之一的超细玄武岩纤维,最后做出来的嫦娥六号国旗的重量只有11.3克,比嫦娥五号国旗还要轻0.5克。


嫦娥六号月面国旗交付正样件

  同济大学:激光三维遥感测量技术,助力嫦娥六号精准着陆

  此次嫦娥六号任务再次成功实现月面软着陆,也凝结着同济大学航天测绘遥感与深空探测研究团队的重要科学技术贡献。

  不同于大片被月海覆盖的月球正面,月球背面地形复杂多变,有很多高低起伏的山脉和山谷,有密密麻麻的陨石坑。嫦娥探测器必须成功着陆在一块平坦的区域上,才能保证后续钻取采样、起飞上升等任务的顺利开展。

  由中国工程院院士、同济大学测绘与地理信息学院教授童小华领衔的“航天测绘遥感与深空探测”研究团队多年自主研究的遥感空间信息可信度理论方法,突破了航天探测场景静态要素可信度量、航天器实时动态数据可信处理和海量遥感空间数据产品可信评估难题,实现了激光三维遥感测量的质量提升。其技术方法为嫦娥六号激光三维成像系统在极短成像时间条件下实现量测级探测精度提供了重要支撑,以高可信度探测出威胁安全软着陆的月石月坑障碍。针对嫦娥探测器激光三维成像系统着陆避障任务,同济大学航天测绘遥感与深空探测研究团队携手中国科学院上海技术物理研究所团队历经十余年合作,在同济大学建设了航天激光器载荷检校与障碍探测验证地面综合实验场,相继完成了嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号、嫦娥六号等着陆避障激光三维成像系统全系列产品二十余次检校与障碍探测验证任务。

  距月面仅100米时,嫦娥六号上的激光三维成像敏感器进行精确避障,精准检测月面障碍,导航分系统依据三维点云实时修正预定落点,引导着陆器平移并准确落至安全着陆区,着陆器平稳着陆于月球背面南极-艾特肯盆地中的预选着陆区。从嫦娥六号着陆区附近地形和光照来看,经分析着陆区附近平均坡度为2.9°、平均光照为49.4%,整体较平坦,光照较好。

嫦娥六号着陆区附近1.5米高分辨率三维地形、坡度和光照图

  据了解,该团队由来自同济大学测绘、土木、信息、物理等多学科的成员组成,共同承担了国家自然科学基金委的创新研究群体项目。团队还获“上海市教育先锋号”“全国教育系统先进集体”等荣誉称号。

  童小华院士介绍,在各部门和学校的大力支持下,同济大学建设了教育部深空探测联合研究中心同济大学深空探测测绘遥感与导航定位分中心、上海市航天测绘遥感与空间探测重点实验室,建成了占地三万多平米的月球与深空探测精密测绘遥感综合实验场,目前正在与深空探测实验室合作建设“天都-同济大学深空探测联合实验室”。未来,实验场将继续服务于后续嫦娥工程,以及合作开展我国后续火星探测、小行星探测、国际月球科研站等研究。

  上海交通大学:国际合作研制月球轨道卫星,提升探月领域全球影响力

  北京时间2024年5月3日,随着嫦娥六号搭乘长征五号运载火箭于海南文昌航天发射场成功发射,由上海交通大学航空航天学院师生团队研制的"sjtu思源二号(icube-q)"探月卫星也成功伴随嫦娥六号开启了探月之旅。后续,"sjtu思源二号"将在抵达月球轨道后与嫦娥六号分离,开展卫星应用。

  这是上海交通大学继首颗学生卫星 "sjtu思源一号"后,首次研制月球轨道卫星,其性能指标达到国内领先、国际先进水平。


"sjtu思源二号"科研团队工作中

  "sjtu思源二号"探月卫星由上海交通大学和巴基斯坦空间技术研究院共同研发,是一颗对月遥感观测纳卫星,也是嫦娥六号的四个国际载荷之一。

  "思源二号"探月卫星任务将务实推动国际月球科研站亚洲技术应用项目。除了完成具体的科研实验外,"思源二号"卫星的意义更在于推动全球航天技术的发展。


思源二号团队部分成员

  在"思源二号"卫星项目初期,团队遇到了许多技术难题。比如,月球的引力、地球的干扰以及其他天体的引力都会影响卫星的轨道,因此卫星需要精确计算轨道参数,并保持稳定的运行。此外,月球表面及其轨道周边环境复杂多变,强烈的辐射、温度变化以及月尘等外部因素均对卫星的正常运行构成威胁。在卫星设计方面,为了确保纳卫星具备绕月飞行的能力,团队必须在有限的空间和质量内集成多种功能,包括能源供应、通信系统和科学实验设备。团队进行了大量环境测试,并采用多层屏蔽和先进的热控技术,确保了卫星在复杂环境中的稳定运行。

  香港理工大学:高精太空仪器“表取采样执行装置” 支撑采样及封装

  香港理工大学一直积极参与国家的太空探索计划,为国家研发研制高度精密的太空仪器。最近,中国嫦娥六号着陆器成功登陆月球背面,创立人类探月历史新篇章。


大公报相关报道

  据《大公报》报道,香港理工大学为嫦娥六号任务研制的“表取采样执行装置”,香港理工大学深空探测研究中心主任容启亮教授介绍,装置包括有两个采样器、两个近摄像机、以及密封月壤样品的初级封装系统。

  借鉴在嫦娥五号(国家首次月球采样返回任务)的成功经验,这些精密太空仪器为此次任务中进行了多项改进。

  哈尔滨工业大学:多项技术成果 助力嫦娥成功“挖土”

  作为“国防七子”中以“航天”为突出特色的著名高校,哈尔滨工业大学参与了包括探月工程在内的等14个国家重大科技专项,以数百项成果助力中国航天67载,曾获“中国载人航天工程突出贡献集体奖”等多个奖项。多年来,一大批哈工大人投身中国探月工程,在不同岗位上建功立业。


哈尔滨工业大学航天馆

  从嫦娥一号踏梦而行到嫦娥五号揽月而归,嫦娥六号再次奔月,探月工程实施20年来,哈尔滨工业大学勇担航天第一校“尖兵”使命,瞄准月球探测二期、三期、四期工程,全程参与了“绕、落、回”三个阶段的技术研究工作,助力“嫦娥”上九天,踏星河,探“广寒”。

  在嫦娥三号任务中,哈工大科研团队刻苦攻关,首创“可升降电梯”,创建移动系统构型理论,率先研制筛网车轮,攻克月面机械臂难关,突破月球重力模拟技术,自主研制永磁无刷电机,金属橡胶高阻尼缓冲装置,低重力模拟二维随动系列装备,地外天体软着陆gnc半物理仿真试验系统……助力嫦娥三号圆梦月球。

  近年来,宇航空间机构及控制技术教师团队入选“全国高校黄大年式教师团队”,团队教师获探月工程嫦娥二号、三号任务突出贡献者等荣誉称号。


哈尔滨工业大学校园一偶

  嫦娥五号成功完成我国首次地外天体采样返回任务,使我国成为世界上第二个月球无人自主采样返回的国家。月面采样是嫦娥五号工程的四大核心技术之一,哈工大科研团队十余年攻坚克难,攻克月面采样系列技术难题,采样封装分系统设计集成与验证技术,钻取采样机构关键技术与原理样机,取芯软袋产品研制,钻取子系统地面验证支持平台,月表高温作业机械臂,稀土改性摩擦材料……多项技术成果鼎力支撑我国首次月球采样返回任务,助力嫦娥成功“挖土”。

  嫦娥成功奔月,长征五号运载火箭功不可没,哈工大团队为长五贡献硬核技术,助推级120吨液氧煤油发动机涡轮气动设计,发动机气瓶热防护结构,轻质高回弹柔性隔热产品,贮箱多余物高效智能化清理与自动化检测,金属橡胶阻尼环技术,火箭整体涂装与logo方案……

  逐梦航天的道路上,哈工大人从未缺席,嫦娥探月的征途中,哈工大人接续传承。

  北京航空航天大学:“北航智慧”,托举祖国飞天梦

  北京航空航天大学,是探月工程三期关键技术攻关优秀单位。探月途中处处有“北航智慧”:用于月面着陆的着陆器着陆缓冲机构分析、着陆缓冲装置相关试验测试、用于月面取样的月壤深层钻取采样机构性能综合测试、地面自动钻采任务实验模型研究、采集分析采样区域三维形貌、月壤钻采自动封口器件研制、用于月面上升与交会对接的月面起飞羽流效应、飞控模拟设备研制以及用于返回地球的气动热试验模拟系统、cfd模拟系统进行仿真研究……

  在北航,关于月球的探索从未止步。北航“月宫一号”建立了中国第一个、世界上第三个空间基地生物再生生命保障地基综合实验装置,创造了世界上时间最长、闭合度最高的密闭生存实验纪录。


中国探月工程总设计师、嫦娥四号工程总设计师、北航未来空天技术学院院长 吴伟仁院士

  “嫦娥”一次次向着月球出发、探索和突破,背后是一代代“航天人”的尝试和奋斗,其中更少不了北航人的身影。中国探月工程总设计师嫦娥四号工程总设计师吴伟仁院士是北航未来空天技术学院院长,中国探月工程副总设计师探月工程四期总设计师于登云院士是北航宇航学院2001级飞行器设计专业博士校友,嫦娥二号卫星副总设计师饶炜、嫦娥四号探测器项目执行总监张熇、嫦娥五号探测器系统副总设计师彭兢是北航宇航学院1989级本科同班同学、运载火箭“长五”总设计师李东院士、总指挥王珏、副总设计师杨虎军都是北航校友。


2022年9月,中国科学院院士、中国航天科技集团公司科学技术委员会副主任、中国探月工程副总设计师于登云到北航讲授《未来空天技术导论》课程

  作为中国航空航天人才的摇篮,北京航空航天大学用其专业实力与责任担当,牢牢托举祖国的飞天梦。

  二、嫦娥奔月,我们为什么要去月球?

  2024年,中国探月工程正式立项,到今年,整整20年。

  让我们一起回望中国九天揽月之路:

  2007年11月

  嫦娥一号完成绕月探测,实现了中华民族飞天揽月的世代梦想。

  2010年10月

  作为探月工程二期先导星,嫦娥二号卫星验证探月工程二期部分关键技术,深化月球科学探测。

  2013年12月

  嫦娥三号成功降落在月球虹湾地区,我国首次实现地外天体软着陆和巡视探测,成为世界上第三个成功实现地外天体软着陆和巡视勘察的国家。

  2019年1月

  嫦娥四号任务取得圆满成功,实现人类航天器首次在月球背面软着陆和巡视勘察,率先在月球背面刻上中国足迹。

  2020年12月

  嫦娥五号携月壤圆满回归,实现中国航天史乃至世界航天史上的多个“首次”。

  2024年6月

  嫦娥六号为人类采集了第一抔月背之壤,并完成了世界首次月球背面采样和起飞。

  今年,在中国探月工程迎来20年之际,嫦娥六号成功发射!为增进国际合作,嫦娥六号任务还搭载了4个国家的载荷和卫星项目为人类和平利用太空、推动构建人类命运共同体作出贡献。

  中国航天科技集团、中国科学院院士叶培建表示:“到背面采样,这是世界的第一次。我们中国科学家如果最后能够拿到月背采回的月壤来做科学研究,这对我们是个很大的进步。”

  有人提出疑问:月球已经“死亡”,我们为什么还要探月?

  对此,“嫦娥之父”、中国科学院院士、中国月球探测工程首席科学家欧阳自远告诉我们——月球,是我们人类进入深空的跳板!

  三、迈向深空,我们的征途是星辰大海

  从“嫦娥一号”飞向月球的那一刻起,我就知道,飞向月球的大门一经打开,深空探测的脚步就不会停止。

  ——探月工程首任总设计师 孙家栋

  自古以来,仰望星空就是人类的梦想。如今,随着中国航天科技的飞速发展,这一梦想正在一步步变为现实。

  在嫦娥六号的发射现场,同济大学航天专业博士生吴岳东激动地表示:"从‘神舟’问天到‘嫦娥’揽月,从‘羲和’探日到‘祝融’探火,中国航天的蓬勃发展为我们青年一代提供了更加广阔的发展舞台。作为一名新时达航天专业的博士研究生,能够在学生时代参与到中巴合作探月卫星的研发,我感到十分荣幸。今天,在发射现场亲眼看到嫦娥六号搭载着我们研制的卫星一起升空,除了兴奋与激动,更深刻的感受到自己肩上的责任。未来,我会继续把自己的科研工作与祖国发展需求相结合,以实际行动来践行航天报国。"

  放眼未来,中国航天事业正站在全新的起点上,向着更加遥远和广阔的深空进发。我们的目标是星辰大海。

  未来15年,中国深空探测将在月球探测、行星探测、运载技术等三个领域持续推进,全面提升航天科技自主创新能力。中国航天人,正以“敢教日月换新天”的豪情,向着更广阔的宇宙进军,让五星红旗飘扬在更加遥远的星球。这不仅是对科学及真理的追求,更是强国建设和民族复兴伟大征程的重要支撑。

  宇宙浩瀚,未来可期。在向深空迈进的伟大征程中,中国高校和中国青年必大有可为!

  本文由中国教育在线综合整理编辑,转载请注明:转载自中国教育在线(黄卓)

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