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“武汉纺大制造”助力天问一号着陆火星

发布时间:2021-05-19 人气: 作者:龙门尚学

  

 

  姿态控制工作发动机

 

  5月15日7时18分,天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。探测器在火星表面软着陆,风险很大、技术难度很高,这9分钟被称为“魔鬼9分钟”。在此过程中,武汉纺织大学校长徐卫林教授带领团队研制的“火星探测器耐高温弹性密封装置”,为探测器姿态调整提供了重要保障。

  找材料曾是最大难题

  “当探测器抛掉大底和背罩,露出着陆平台和火星车时,大推力发动机开始工作,探测器观察地面,寻找最安全的具体着陆地点,此时,巡视器上12台姿控发动机配合主发动机起到减速和姿态调整作用。‘火星探测器耐高温弹性密封装置’就装配在姿控发动机喷口尾管和导流锥管连接处,既阻隔、密封姿控发动机喷口产生的1500℃高温,又实现了姿控发动机喷口尾管和导流锥管的弹性连接。”研发团队负责人徐卫林说。

  这意味着该装置既需耐超高温,又要具备良好的弹性,而在此之前,它还要被长期压缩。找材料因此变成最大难题。团队成员刘可帅说,团队2019年初接到任务后,就尝试了市面上几乎所有材料,发现不存在经1年长期压缩后,既耐1500℃高温火焰短时冲刷,又能保证100%回弹性的材料。经过查阅大量文献,尝试、实验了多种方案后,团队发现有机材料都不行,只能用无机材料,但无机材料在高温条件下无法保证100%的回弹性。最后团队创新性地提出了将隔热与弹性功能分离的设计方案:使用特种无机纤维材料与金属材料复合编织,保证了装置的稳定性,同时采用波形弹簧有效解决了100%稳定回弹难题,最终达到了该装置所要求的技术指标。

  接下来的问题是如何把它做出来——异形三维纺织制品的成型是世界性技术难题。“我们在材料编织过程中同样遇到了瓶颈,因为无机纤维材料和金属材料难以混编,市面上也没有成熟的设备可以借助,于是我们就自己做模具,再加上手工编织,终于把它完美地做了出来。”团队成员郭维琪说。

  纺大研制的国旗曾登月

  在新冠疫情背景下,这一成果的得来殊为不易:去年初,疫情严峻时期,团队成员刘可帅逆行返汉,经学校特批回到实验室做实验;去年4月10日,武汉刚刚解封,机场仍然空旷,刘可帅便独自带着装置登上空荡荡的飞机前往海南发射场,到达后经过隔离和多次核酸检测,最终如期完成了发射前的组装;炎炎夏日,团队成员们到大山深处的某研究基地进行太空模拟试验,待完成试验后,才发现已被蚊虫咬得满身包……“时间紧,任务重,团队的老师、研究生从未叫苦叫累,我们非常珍惜每一次难得的机会,只要是我们接手的任务,就会全力以赴!”徐卫林说。

  此次并非武汉纺织大学首次参与国家重大航天项目。去年,嫦娥五号成功登陆月球,它在月面展示的中国国旗也由武汉纺织大学研发。“我校以国家重大战略任务为己任,立足纺织、材料等特色学科优势,着力发挥省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室等高端平台创新驱动能力,突破一系列‘卡脖子’关键技术,引领了从生物医疗到国防军工、航空航天、节能环保、智能穿戴等领域的‘现代纺织、超纺织、大纺织’科研和应用不断拓展。”徐卫林说。

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