“嫦娥”在月背為何能適應(yīng)極熱極寒環(huán)境？他功不可沒(méi)
文章來(lái)源：中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司 發(fā)布時(shí)間：2019-05-10
航天科技集團(tuán)五院總體部研究室副主任陳建新——讓“嫦娥”適應(yīng)極熱極寒環(huán)境(五四獎(jiǎng)?wù)芦@得者)
今年1月3日，嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器成功在月球背面南極—艾特肯盆地馮·卡門(mén)撞擊坑著陸，在人類(lèi)歷史上首次實(shí)現(xiàn)了航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，引發(fā)全世界關(guān)注熱議。
登陸月背，有很多困難要克服，其中一個(gè)很大的困難就是探測(cè)器的溫度控制。月球表面的環(huán)境極端惡劣，月壤溫差高達(dá)300多攝氏度。而嫦娥四號(hào)探測(cè)器能承受的工作溫度在零下20攝氏度到50攝氏度之間，如果“嫦娥”的“體溫”出現(xiàn)異常，探測(cè)器隨時(shí)可能“休克”。
陳建新(見(jiàn)圖，資料照片)，就是讓“嫦娥”在月背保持正常工作“體溫”的人。他現(xiàn)任中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第五研究院總體部研究室副主任、嫦娥四號(hào)熱控分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師。
2007年，陳建新博士畢業(yè)，來(lái)到中國(guó)航天科技集團(tuán)，投入到我國(guó)探月工程中。2008年，我國(guó)探月二期工程著陸巡視任務(wù)進(jìn)入實(shí)質(zhì)研制階段，其中，研制中的嫦娥三號(hào)將首次實(shí)現(xiàn)我國(guó)航天器在地外天體軟著陸和巡視勘察。嫦娥三號(hào)預(yù)計(jì)降落的月球正面虹灣地區(qū)，面臨著苛刻的熱環(huán)境考驗(yàn)，熱控分系統(tǒng)是其中技術(shù)難度最大的分系統(tǒng)之一。表現(xiàn)突出的陳建新被委以重任，擔(dān)任熱控分系統(tǒng)副主任設(shè)計(jì)師。
“當(dāng)時(shí)面臨的主要問(wèn)題是沒(méi)有太多經(jīng)驗(yàn)可借鑒，一切都要靠自己一步一步來(lái)。”陳建新說(shuō)，大家滿腦子都在想方案。在嫦娥三號(hào)初樣熱平衡試驗(yàn)期間，為確保順利完成我國(guó)首次探測(cè)器月夜熱平衡試驗(yàn)，他和團(tuán)隊(duì)24小時(shí)輪班作戰(zhàn)，兩個(gè)多月沒(méi)回過(guò)家。
經(jīng)過(guò)陳建新和團(tuán)隊(duì)的努力，嫦娥三號(hào)在國(guó)際上首次采用月球重力驅(qū)動(dòng)兩相流體回路技術(shù)，攻克了某熱源綜合利用技術(shù)，解決了嫦娥三號(hào)的月夜生存難題；攻克了遠(yuǎn)紅外加熱裝置準(zhǔn)確建模分析和極端瞬態(tài)熱流計(jì)標(biāo)定等技術(shù)，解決了探測(cè)器地面熱試驗(yàn)驗(yàn)證難題……隨著一個(gè)個(gè)技術(shù)難點(diǎn)被突破，保證“嫦娥”冷暖得到更深入和全面的考慮，最終確保了嫦娥三號(hào)任務(wù)的圓滿成功。
2013年12月14日，嫦娥三號(hào)成功軟著陸于月球。“當(dāng)嫦娥三號(hào)探測(cè)器著陸月球，玉兔號(hào)巡視器從軌道上下來(lái)，‘踩’上月球地面的時(shí)候，我的心撲騰撲騰跳個(gè)不停。”陳建新說(shuō)，“就跟自己親自踩在月球上一樣。”
嫦娥三號(hào)著陸成功了，探索的腳步并未停歇。2015年，人類(lèi)首個(gè)月背軟著陸和巡視勘察的航天器——嫦娥四號(hào)任務(wù)立項(xiàng)，熱控技術(shù)再一次成為決定任務(wù)成敗的關(guān)鍵，因?yàn)檫@次面臨著月球背面艾特肯盆地達(dá)330攝氏度晝夜溫差的熱環(huán)境考驗(yàn)，著陸區(qū)高低溫邊界更為惡劣，月背地形崎嶇多山，又帶來(lái)熱環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性；同時(shí)，還需解決晝夜月壤溫度測(cè)量及月夜采集系統(tǒng)供電的工程難題。
陳建新帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)再次出發(fā)，從核心技術(shù)、熱分析仿真方法、地面驗(yàn)證試驗(yàn)手段等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)開(kāi)展調(diào)研，逐個(gè)研究。在嫦娥四號(hào)任務(wù)飛控期間，為了對(duì)在軌遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、判讀和及時(shí)反饋，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在飛控中心一干就是4個(gè)月，為了讓著陸器和巡視器探測(cè)更多的科學(xué)目標(biāo)，他們不分晝夜地“盯著”探測(cè)器，把試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)、飛控大廳當(dāng)成了“家”……
國(guó)際首次建立某溫差電池與月球重力驅(qū)動(dòng)兩相流體回路耦合的熱電高效利用技術(shù)體系，解決330攝氏度溫差環(huán)境下穩(wěn)定熱電聯(lián)供系統(tǒng)難題，實(shí)現(xiàn)月夜無(wú)光照條件下月壤溫度測(cè)量系統(tǒng)的電能供給；創(chuàng)新建立了月壤三維全瞬態(tài)熱模型，突破探測(cè)器休眠和喚醒自主熱適應(yīng)技術(shù)，解決嫦娥四號(hào)在極熱極寒條件及崎嶇地形下的“月背生存難題”；突破月壤傳感器測(cè)溫網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，國(guó)際首次獲取了月背月壤的晝夜溫度，為后續(xù)月壤采集、人類(lèi)月球探測(cè)提供重要的科學(xué)數(shù)據(jù)和中國(guó)智慧……這一次，陳建新和團(tuán)隊(duì)的收獲更為豐厚。
掌控冷暖，領(lǐng)跑世界，如今陳建新已帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了3項(xiàng)國(guó)際首創(chuàng)，填補(bǔ)了3項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，編制航天器核心技術(shù)文件200余項(xiàng)，大力支持了我國(guó)探月工程的順利開(kāi)展。“航天事業(yè)是一個(gè)光輝的事業(yè)，值得我去奮斗一輩子！”陳建新說(shuō)。
【責(zé)任編輯：王鈺】
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