兵器工業北方車輛研究所月球輪壤力學研究取得突破
兵器工業北方車輛研究所月球輪壤力學研究取得突破

文章來源:中國兵器工業集團公司 發布時間:2011-04-15
2011年3月初,中國空間技術研究院向媒體宣布,我國探月工程取得重大進展,相繼突破月面行走系統研究、月面輪壤力學研究等一批關鍵技術難題,2013年左右將實現我國月球車首次登月。這條讓國人倍感振奮的消息一經發布,便引起了廣泛關注,“嫦娥工程”、“登月效益”、“月球資源開發”成為熱議的話題,而對登月活動形成重要支撐的月面輪壤力學研究成果則并沒有獲得人們太多的注意,甚至很快就淹沒在油價上漲、CPI指數居高不下等熱點新聞中……
的確,對于普通讀者而言,月面行走系統只是一個直觀的無人探測車輛,月面輪壤力學研究則是一個更加難以理解的抽象科學概念,琢磨起來索然無味,只能一概而過,無法細究。但對從事和了解中國探月工程與中國月球車技術發展的人,“月面輪壤力學研究”卻有著一種特殊的份量。
我國科學研究工作存在集中資源干項目,集中精力趕節點的特點,往往能在較短的時間內形成一批國家急需的科研成果,產生出良好的經濟與社會效益。但對于短時效益不明顯的基礎科研能力與預先技術研究投入相對較少,在一些重點項目的科研工作遭遇技術瓶頸時,由于缺乏解決問題的基礎能力,嚴重制約和影響了項目進展。作為探月工程月面行走系統副總設計師單位和我國特種車輛研發中心,中國兵器工業集團中國北方車輛研究所在開展月球車研究工作初期,就充分認識到基礎科研的極端重要,號召廣大科研人員靜下心、沉住氣,一步一個腳印,從最基礎的月壤模型配比著手,從模擬輪壤環境開始,下決心攻克月壤輪壤力學研究難題,最終研制出符合型號要求的行走系統車輪模型,以點滴積累換取豐碩成果。
由于月球引力僅為地球的1/6,且表面覆蓋松軟浮塵,如何理清這樣特殊的環境中輪壤力學結構特點,保持車輛穩定性與車輪強度,成為保障月球車順利實現月面行走的關鍵基礎課題。研究工作首先從最基礎的月壤模型配比著手,科研團隊查閱大量資料,先后采集各類砂石樣本五十余種,開展不同成分比例試驗上百次,最終成為國內唯一成功配制出1/6低重力條件輕質月壤的單位,為后續研究打下了堅實基礎。
月球車車輪結構研究主要通過調試載荷范圍測試通過性能,一般情況下,每種輪體需要通過重復五個波次的組合試驗,單個車輪試驗次數將達到300次以上。為了保證試驗數據真實、可靠,該所項目科研人員在每次試驗后需不斷重復松土、平土、纏線、載荷起落、數據分析、參數修改、模式切換等一系列枯燥的過程,而這一干就是三年。由于試驗用月壤模型顆粒直徑小,其最小粒徑僅0.5μm,重量很輕,容易形成揚塵,每次試驗就仿佛制造了一場人工“沙塵暴”,雖然科研人員防護服、口罩、手套全副武裝,卻也無法抵御微塵滲透,工作時均是一副“面著鉛華、兩鬢斑白”模樣。正是在這樣惡劣的工作環境中,項目團隊經過三年艱苦攻關,終于取得月球輪壤力學研究重大突破,明確了不同車輪構造的牽引效率、附著系數、驅動效率、沉陷量等關鍵數據的當量比對,摸透了月球輪壤力學規律,在國家航天局月球車地面與月面性能仿真項目研究招標中脫穎而出,成功中標《月壤接觸變形及車輪接觸軟件》研究,并成功研制出多種月球車車輪樣機,一舉成為在國家戰略層面和中國深空探測領域擁有重要話語權的單位。
為了中國人的登月夢,充分發揮車輛專業技術優勢,積極開展基礎科學研究,破除技術發展瓶頸,全力助推中國登月工程。該所上下正秉承兵工人執著求真、拼搏求是的優良品質,將繼續開拓創新,向著服務載人登月及火星登陸的目標而努力前行,成為未來國防工業高科技發展的競勝者。