中國教育在線
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月背挖土!這些高校實力擔當
2024-06-05 11:17:00
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  6月4日,嫦娥六號完成月背“挖土”,五星紅旗在月背升起。

  嫦娥六號為人類采集了第一抔月背之壤,并完成了世界首次月球背面采樣和起飛。

  無數國人為之振奮與歡呼!


圖源:央視新聞

  一、“嫦娥六號”背后的高校科技力量

  5月3日,嫦娥六號探測器發(fā)射升空,開啟奔月之旅,于6月2日成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地預選著陸區(qū)。6月4日上午7時38分,嫦娥六號上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛,成功將上升器送入預定環(huán)月軌道。

  此次嫦娥六號月背采樣及成功起飛,凝聚著無數科研工作者的智慧和心血,其中,多所高校都貢獻了自己的科技成果,展現(xiàn)了高校對國家航天事業(yè)的責任與擔當。

  武漢紡織大學:精心為國旗選材,“石頭版”五星紅旗閃耀月球!

  6月3日,月表取樣完成后,嫦娥六號著陸器攜帶的一面由玄武巖纖維制成的“石頭版”五星紅旗在月球背面成功展開,嫦娥手中的國旗在陽光的照射下呈現(xiàn)出一抹鮮艷的中國紅。這是中國首次在月球背面獨立動態(tài)展示國旗,也是繼2020年12月3日嫦娥五號“織物版”五星紅旗在月球成功展示后,中國探測器在月球上再次打上“中國標識”。

  這面由石頭做成的國旗瞬間刷屏,成為大家關注的焦點。也讓“武漢紡織大學”這所高校出現(xiàn)在公眾的注目之下。

  據了解,嫦娥六號月面國旗展示系統(tǒng)由中國航天三江集團聯(lián)合武漢紡織大學等單位共同研制。針對此次任務中高低溫交變、高真空及強紫外輻射等極端環(huán)境要求,武漢紡織大學紡織新材料與先進加工技術國家重點實驗室徐衛(wèi)林院士月面國旗團隊選用玄武巖材料,聯(lián)合湖北匯爾杰玄武巖纖維有限公司和安徽華茂集團,歷時近4年,攻克了玄武巖超細纖維紡絲、紡紗、織造及色彩構建等諸多國際難題,首次成功研制出無溫控保護、獨立動態(tài)展示的“石頭版”高品質織物國旗。研制期間,探月工程三期探測器系統(tǒng)總指揮、總設計師楊孟飛院士,中國科學院空間中心、中國航天三江集團等單位領導專家多次來校指導,探月工程三期總設計師胡浩、火山地質與第四紀地質學家劉嘉麒院士等也給予了鼎力支持和指導。


徐衛(wèi)林院士(左二)和月面國旗團隊教師曹根陽、王運利、盛丹研討國旗研制技術問題

  與“嫦娥五號”在太空飛行7天后到達月面相比,此次“嫦娥六號”自5月3日出發(fā)后,在太空飛行了30天才落月,時間大幅增加。在奔月、繞月及落月的過程中,高低溫反復交替,國旗對環(huán)境的耐受性要求就更高。接到嫦娥六號月面展示國旗任務后,徐衛(wèi)林院士帶領月面國旗團隊成員曹根陽教授、王運利教授、盛丹博士,遵從“原位利用”的原則,決定采用與月壤化學成分相近的玄武巖作為嫦娥六號國旗的核心材料。“玄武巖纖維具有非常優(yōu)異的隔熱抗輻射性能,能夠抵御月表惡劣環(huán)境。但玄武巖纖維屬于無機纖維,表面光滑、脆性易碎、模量高,難以紡制超細絲、紡紗、織造,以及構筑高牢度的顏色,這些都是團隊要攻克的難題,可以說這是一面技術含量很高的‘石頭版’織物國旗?!毙煨l(wèi)林院士介紹。

  嫦娥六號月面國旗和嫦娥五號上的國旗規(guī)格一樣,大小也是300mm×200mm,與A4紙差不多大。不過,玄武巖纖維的密度超出嫦娥五號國旗原料密度近一倍,按常理推斷“石頭版”國旗會更重。但是,團隊研發(fā)了大概是頭發(fā)絲直徑三分之一的超細玄武巖纖維,最后做出來的嫦娥六號國旗的重量只有11.3克,比嫦娥五號國旗還要輕0.5克。


嫦娥六號月面國旗交付正樣件

  同濟大學:激光三維遙感測量技術,助力嫦娥六號精準著陸

  此次嫦娥六號任務再次成功實現(xiàn)月面軟著陸,也凝結著同濟大學航天測繪遙感與深空探測研究團隊的重要科學技術貢獻。

  不同于大片被月海覆蓋的月球正面,月球背面地形復雜多變,有很多高低起伏的山脈和山谷,有密密麻麻的隕石坑。嫦娥探測器必須成功著陸在一塊平坦的區(qū)域上,才能保證后續(xù)鉆取采樣、起飛上升等任務的順利開展。

  由中國工程院院士、同濟大學測繪與地理信息學院教授童小華領銜的“航天測繪遙感與深空探測”研究團隊多年自主研究的遙感空間信息可信度理論方法,突破了航天探測場景靜態(tài)要素可信度量、航天器實時動態(tài)數據可信處理和海量遙感空間數據產品可信評估難題,實現(xiàn)了激光三維遙感測量的質量提升。其技術方法為嫦娥六號激光三維成像系統(tǒng)在極短成像時間條件下實現(xiàn)量測級探測精度提供了重要支撐,以高可信度探測出威脅安全軟著陸的月石月坑障礙。針對嫦娥探測器激光三維成像系統(tǒng)著陸避障任務,同濟大學航天測繪遙感與深空探測研究團隊攜手中國科學院上海技術物理研究所團隊歷經十余年合作,在同濟大學建設了航天激光器載荷檢校與障礙探測驗證地面綜合實驗場,相繼完成了嫦娥三號、嫦娥四號、嫦娥五號、嫦娥六號等著陸避障激光三維成像系統(tǒng)全系列產品二十余次檢校與障礙探測驗證任務。

  距月面僅100米時,嫦娥六號上的激光三維成像敏感器進行精確避障,精準檢測月面障礙,導航分系統(tǒng)依據三維點云實時修正預定落點,引導著陸器平移并準確落至安全著陸區(qū),著陸器平穩(wěn)著陸于月球背面南極-艾特肯盆地中的預選著陸區(qū)。從嫦娥六號著陸區(qū)附近地形和光照來看,經分析著陸區(qū)附近平均坡度為2.9°、平均光照為49.4%,整體較平坦,光照較好。

嫦娥六號著陸區(qū)附近1.5米高分辨率三維地形、坡度和光照圖

  據了解,該團隊由來自同濟大學測繪、土木、信息、物理等多學科的成員組成,共同承擔了國家自然科學基金委的創(chuàng)新研究群體項目。團隊還獲“上海市教育先鋒號”“全國教育系統(tǒng)先進集體”等榮譽稱號。

  童小華院士介紹,在各部門和學校的大力支持下,同濟大學建設了教育部深空探測聯(lián)合研究中心同濟大學深空探測測繪遙感與導航定位分中心、上海市航天測繪遙感與空間探測重點實驗室,建成了占地三萬多平米的月球與深空探測精密測繪遙感綜合實驗場,目前正在與深空探測實驗室合作建設“天都-同濟大學深空探測聯(lián)合實驗室”。未來,實驗場將繼續(xù)服務于后續(xù)嫦娥工程,以及合作開展我國后續(xù)火星探測、小行星探測、國際月球科研站等研究。

  上海交通大學:國際合作研制月球軌道衛(wèi)星,提升探月領域全球影響力

  北京時間2024年5月3日,隨著嫦娥六號搭乘長征五號運載火箭于海南文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射,由上海交通大學航空航天學院師生團隊研制的"SJTU思源二號(ICUBE-Q)"探月衛(wèi)星也成功伴隨嫦娥六號開啟了探月之旅。后續(xù),"SJTU思源二號"將在抵達月球軌道后與嫦娥六號分離,開展衛(wèi)星應用。

  這是上海交通大學繼首顆學生衛(wèi)星 "SJTU思源一號"后,首次研制月球軌道衛(wèi)星,其性能指標達到國內領先、國際先進水平。


"SJTU思源二號"科研團隊工作中

  "SJTU思源二號"探月衛(wèi)星由上海交通大學和巴基斯坦空間技術研究院共同研發(fā),是一顆對月遙感觀測納衛(wèi)星,也是嫦娥六號的四個國際載荷之一。

  "思源二號"探月衛(wèi)星任務將務實推動國際月球科研站亞洲技術應用項目。除了完成具體的科研實驗外,"思源二號"衛(wèi)星的意義更在于推動全球航天技術的發(fā)展。


思源二號團隊部分成員

  在"思源二號"衛(wèi)星項目初期,團隊遇到了許多技術難題。比如,月球的引力、地球的干擾以及其他天體的引力都會影響衛(wèi)星的軌道,因此衛(wèi)星需要精確計算軌道參數,并保持穩(wěn)定的運行。此外,月球表面及其軌道周邊環(huán)境復雜多變,強烈的輻射、溫度變化以及月塵等外部因素均對衛(wèi)星的正常運行構成威脅。在衛(wèi)星設計方面,為了確保納衛(wèi)星具備繞月飛行的能力,團隊必須在有限的空間和質量內集成多種功能,包括能源供應、通信系統(tǒng)和科學實驗設備。團隊進行了大量環(huán)境測試,并采用多層屏蔽和先進的熱控技術,確保了衛(wèi)星在復雜環(huán)境中的穩(wěn)定運行。

  香港理工大學:高精太空儀器“表取采樣執(zhí)行裝置” 支撐采樣及封裝

  香港理工大學一直積極參與國家的太空探索計劃,為國家研發(fā)研制高度精密的太空儀器。最近,中國嫦娥六號著陸器成功登陸月球背面,創(chuàng)立人類探月歷史新篇章。


大公報相關報道

  據《大公報》報道,香港理工大學為嫦娥六號任務研制的“表取采樣執(zhí)行裝置”,香港理工大學深空探測研究中心主任容啟亮教授介紹,裝置包括有兩個采樣器、兩個近攝像機、以及密封月壤樣品的初級封裝系統(tǒng)。

  借鑒在嫦娥五號(國家首次月球采樣返回任務)的成功經驗,這些精密太空儀器為此次任務中進行了多項改進。

  哈爾濱工業(yè)大學:多項技術成果 助力嫦娥成功“挖土”

  作為“國防七子”中以“航天”為突出特色的著名高校,哈爾濱工業(yè)大學參與了包括探月工程在內的等14個國家重大科技專項,以數百項成果助力中國航天67載,曾獲“中國載人航天工程突出貢獻集體獎”等多個獎項。多年來,一大批哈工大人投身中國探月工程,在不同崗位上建功立業(yè)。


哈爾濱工業(yè)大學航天館

  從嫦娥一號踏夢而行到嫦娥五號攬月而歸,嫦娥六號再次奔月,探月工程實施20年來,哈爾濱工業(yè)大學勇?lián)教斓谝恍!凹獗笔姑?,瞄準月球探測二期、三期、四期工程,全程參與了“繞、落、回”三個階段的技術研究工作,助力“嫦娥”上九天,踏星河,探“廣寒”。

  在嫦娥三號任務中,哈工大科研團隊刻苦攻關,首創(chuàng)“可升降電梯”,創(chuàng)建移動系統(tǒng)構型理論,率先研制篩網車輪,攻克月面機械臂難關,突破月球重力模擬技術,自主研制永磁無刷電機,金屬橡膠高阻尼緩沖裝置,低重力模擬二維隨動系列裝備,地外天體軟著陸GNC半物理仿真試驗系統(tǒng)……助力嫦娥三號圓夢月球。

  近年來,宇航空間機構及控制技術教師團隊入選“全國高校黃大年式教師團隊”,團隊教師獲探月工程嫦娥二號、三號任務突出貢獻者等榮譽稱號。


哈爾濱工業(yè)大學校園一偶

  嫦娥五號成功完成我國首次地外天體采樣返回任務,使我國成為世界上第二個月球無人自主采樣返回的國家。月面采樣是嫦娥五號工程的四大核心技術之一,哈工大科研團隊十余年攻堅克難,攻克月面采樣系列技術難題,采樣封裝分系統(tǒng)設計集成與驗證技術,鉆取采樣機構關鍵技術與原理樣機,取芯軟袋產品研制,鉆取子系統(tǒng)地面驗證支持平臺,月表高溫作業(yè)機械臂,稀土改性摩擦材料……多項技術成果鼎力支撐我國首次月球采樣返回任務,助力嫦娥成功“挖土”。

  嫦娥成功奔月,長征五號運載火箭功不可沒,哈工大團隊為長五貢獻硬核技術,助推級120噸液氧煤油發(fā)動機渦輪氣動設計,發(fā)動機氣瓶熱防護結構,輕質高回彈柔性隔熱產品,貯箱多余物高效智能化清理與自動化檢測,金屬橡膠阻尼環(huán)技術,火箭整體涂裝與logo方案……

  逐夢航天的道路上,哈工大人從未缺席,嫦娥探月的征途中,哈工大人接續(xù)傳承。

  北京航空航天大學:“北航智慧”,托舉祖國飛天夢

  北京航空航天大學,是探月工程三期關鍵技術攻關優(yōu)秀單位。探月途中處處有“北航智慧”:用于月面著陸的著陸器著陸緩沖機構分析、著陸緩沖裝置相關試驗測試、用于月面取樣的月壤深層鉆取采樣機構性能綜合測試、地面自動鉆采任務實驗模型研究、采集分析采樣區(qū)域三維形貌、月壤鉆采自動封口器件研制、用于月面上升與交會對接的月面起飛羽流效應、飛控模擬設備研制以及用于返回地球的氣動熱試驗模擬系統(tǒng)、CFD模擬系統(tǒng)進行仿真研究……

  在北航,關于月球的探索從未止步。北航“月宮一號”建立了中國第一個、世界上第三個空間基地生物再生生命保障地基綜合實驗裝置,創(chuàng)造了世界上時間最長、閉合度最高的密閉生存實驗紀錄。


中國探月工程總設計師、嫦娥四號工程總設計師、北航未來空天技術學院院長 吳偉仁院士

  “嫦娥”一次次向著月球出發(fā)、探索和突破,背后是一代代“航天人”的嘗試和奮斗,其中更少不了北航人的身影。中國探月工程總設計師嫦娥四號工程總設計師吳偉仁院士是北航未來空天技術學院院長,中國探月工程副總設計師探月工程四期總設計師于登云院士是北航宇航學院2001級飛行器設計專業(yè)博士校友,嫦娥二號衛(wèi)星副總設計師饒煒、嫦娥四號探測器項目執(zhí)行總監(jiān)張熇、嫦娥五號探測器系統(tǒng)副總設計師彭兢是北航宇航學院1989級本科同班同學、運載火箭“長五”總設計師李東院士、總指揮王玨、副總設計師楊虎軍都是北航校友。


2022年9月,中國科學院院士、中國航天科技集團公司科學技術委員會副主任、中國探月工程副總設計師于登云到北航講授《未來空天技術導論》課程

  作為中國航空航天人才的搖籃,北京航空航天大學用其專業(yè)實力與責任擔當,牢牢托舉祖國的飛天夢。

  二、嫦娥奔月,我們?yōu)槭裁匆ピ虑颍?/b>

  2024年,中國探月工程正式立項,到今年,整整20年。

  讓我們一起回望中國九天攬月之路:

  2007年11月

  嫦娥一號完成繞月探測,實現(xiàn)了中華民族飛天攬月的世代夢想。

  2010年10月

  作為探月工程二期先導星,嫦娥二號衛(wèi)星驗證探月工程二期部分關鍵技術,深化月球科學探測。

  2013年12月

  嫦娥三號成功降落在月球虹灣地區(qū),我國首次實現(xiàn)地外天體軟著陸和巡視探測,成為世界上第三個成功實現(xiàn)地外天體軟著陸和巡視勘察的國家。

  2019年1月

  嫦娥四號任務取得圓滿成功,實現(xiàn)人類航天器首次在月球背面軟著陸和巡視勘察,率先在月球背面刻上中國足跡。

  2020年12月

  嫦娥五號攜月壤圓滿回歸,實現(xiàn)中國航天史乃至世界航天史上的多個“首次”。

  2024年6月

  嫦娥六號為人類采集了第一抔月背之壤,并完成了世界首次月球背面采樣和起飛。

  今年,在中國探月工程迎來20年之際,嫦娥六號成功發(fā)射!為增進國際合作,嫦娥六號任務還搭載了4個國家的載荷和衛(wèi)星項目為人類和平利用太空、推動構建人類命運共同體作出貢獻。

  中國航天科技集團、中國科學院院士葉培建表示:“到背面采樣,這是世界的第一次。我們中國科學家如果最后能夠拿到月背采回的月壤來做科學研究,這對我們是個很大的進步?!?/p>

  有人提出疑問:月球已經“死亡”,我們?yōu)槭裁催€要探月?

  對此,“嫦娥之父”、中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠告訴我們——月球,是我們人類進入深空的跳板!

  三、邁向深空,我們的征途是星辰大海

  從“嫦娥一號”飛向月球的那一刻起,我就知道,飛向月球的大門一經打開,深空探測的腳步就不會停止。

  ——探月工程首任總設計師 孫家棟

  自古以來,仰望星空就是人類的夢想。如今,隨著中國航天科技的飛速發(fā)展,這一夢想正在一步步變?yōu)楝F(xiàn)實。

  在嫦娥六號的發(fā)射現(xiàn)場,同濟大學航天專業(yè)博士生吳岳東激動地表示:"從‘神舟’問天到‘嫦娥’攬月,從‘羲和’探日到‘祝融’探火,中國航天的蓬勃發(fā)展為我們青年一代提供了更加廣闊的發(fā)展舞臺。作為一名新時達航天專業(yè)的博士研究生,能夠在學生時代參與到中巴合作探月衛(wèi)星的研發(fā),我感到十分榮幸。今天,在發(fā)射現(xiàn)場親眼看到嫦娥六號搭載著我們研制的衛(wèi)星一起升空,除了興奮與激動,更深刻的感受到自己肩上的責任。未來,我會繼續(xù)把自己的科研工作與祖國發(fā)展需求相結合,以實際行動來踐行航天報國。"

  放眼未來,中國航天事業(yè)正站在全新的起點上,向著更加遙遠和廣闊的深空進發(fā)。我們的目標是星辰大海。

  未來15年,中國深空探測將在月球探測、行星探測、運載技術等三個領域持續(xù)推進,全面提升航天科技自主創(chuàng)新能力。中國航天人,正以“敢教日月?lián)Q新天”的豪情,向著更廣闊的宇宙進軍,讓五星紅旗飄揚在更加遙遠的星球。這不僅是對科學及真理的追求,更是強國建設和民族復興偉大征程的重要支撐。

  宇宙浩瀚,未來可期。在向深空邁進的偉大征程中,中國高校和中國青年必大有可為!

  本文由中國教育在線綜合整理編輯,轉載請注明:轉載自中國教育在線(黃卓)

  素材及資料來源:各高校官網、官微、視頻號、央視新聞、哈爾濱新聞網、微博等。

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同濟大學 2024-06-04 10:13