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龙江“智造”助力“嫦娥”再探月
2010-10-08 09:12:00 来源:黑龙江日报  作者:彭溢 车轮
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守护嫦娥二号神经系统的电子元器件是在哈晶研制的。记者彭溢摄

  “十一”黄金周期间,嫦娥二号卫星成功升空并进入轨道。在“嫦娥”和“长三丙”上,无不凝结着龙江科研人员的智慧和心血。我省多家科研院所和企业为嫦娥二号研发了关键材料和重要部件,这些独具特色的“智造”产品犹如五根手指,他们形成拳头,为我国探月工程提供了强力支撑。

  省石化院赋予“嫦娥”顽强性格

  在嫦娥二号卫星结构中,除轻质合金外,大量采用了复合材料结构和蜂窝夹层结构,结构胶粘剂就是这些结构件制造的关键支撑材料。“嫦娥”在奔月过程中经受太空超强高低温交变和强冲击力的巨大考验时,胶粘剂使这些结构件依然顽强地粘连在一起。

  9月30日,在省石油化学研究院的实验室里,科研人员为记者揭开了胶粘剂的神秘面纱。

  一张4A纸大小的牛皮纸夹层,从中揭开,里面露出一张透明的胶膜,看上去有点像塑料薄膜。结构与复合材料研究室的付刚博士告诉记者,这就是用于嫦娥二号上的高性能结构胶粘剂的一种,它的厚度为0.3mm,而用在嫦娥二号上的最薄的胶粘剂仅有0.08mm。记者用手揭起胶膜的一角,感觉并不是很粘。看到记者面露疑惑,付刚又递给记者一个半撕开的粘好的结构件样品,记者用尽全身力量撕扯,却未见粘连处有丝毫变化。付刚说,胶粘剂粘结卫星结构件的强度比你感觉到的要强上百倍,即使撕碎了被粘接物,也撕不开胶粘部位。

  据省石化院结构和复合材料研究室主任匡弘介绍,为了满足嫦娥二号研制的设计要求,科研人员进行了无数次冷热冲击试验以及各种耐久性环境试验,成功研制出耐±120℃的高强度高韧性的一系列结构胶粘剂,大量应用在嫦娥二号的太阳能电池阵基板、隔板、仪器安装板、卫星壳体、中心承力筒、舱门盖、反射面等关键部位。该院还研制出在嫦娥二号仪器舱内使用的胶粘剂,在高真空状态下具有极低的挥发和可凝物含量,以保证嫦娥二号上各种仪器的正常使用。目前,该院已有十余种特种结构胶粘剂成功用于航空航天,一年仅用在卫星上的就达几千平方米。


 

  东轻打造“嫦娥”“筋骨”

  嫦娥二号卫星的“筋骨”——结构部件和“长三丙”火箭使用的大量铝合金板材、管材、型材、棒材、线材以及锻件等产品都是由东北轻合金有限责任公司提供的,占火箭和卫星所需铝合金材料的绝大部分,其制备技术代表了当今世界铝合金加工工艺技术的顶尖水平。

  走进东轻厂区,最醒目的是一块块铝合金铸锭排成的巨大的“银色城墙”,技术人员正在熔炉旁指导工人熔铸铝合金材料。“嫦娥二号”上采用的绝大部分铝合金产品就是在这里制备而成的。

  东轻技术部副主任王国军告诉记者,“嫦娥”所需的铝合金材料要保证在高强度的前提下越轻越好,因为卫星在启动、飞行、回收过程中承受着巨大的载荷,这就对材料的组织、性能、尺寸提出了更高的标准和要求。“从接到嫦娥工程的任务开始,我们就选派最好的技术人员,组成了数十人的研究生产和质量保障团队,从明确责任到布置方案,每一个步骤都有详细的规划。”王国军说,“其中最大的难度是保证材料质量的绝对稳定,这就要求科研人员全天候跟班,有时一连几天几夜都摸爬滚打在车间里,几乎没有节假日。”

  历经一年的艰苦投入,东轻为嫦娥工程研制出了数十种规格、上百个品种的铝合金关键材料及结构件,主要用于长三丙运载火箭的连接件和受力件以及嫦娥二号卫星的连接材料部分。在嫦娥二号发射时,普通人能看到的长三丙火箭的外部“身躯”采用的铝合金材料绝大部分也是东轻研制的。

  哈玻支撑“嫦娥”数据传输

  在嫦娥二号探月过程中,同地球进行通讯联系与数据传输,接收调整照相机精度、截取图片等一系列地面指令,都是通过定向天线完成的。当卫星进入轨道后,定向天线由伸展机构展开并开始工作,由哈尔滨玻璃钢研究院研制的定向天线展开臂就是这套伸展机构的关键部件。

  该院项目组技术负责人、高级工程师匡乃航给记者展示了一个不足半米长的复合材料管,看上去好似一个普通的钢管。匡乃航告诉记者,定向天线展开臂就是由这种复合材料管制成的。别看它体积小,可作用重大。太空温度变化剧烈,一旦展开臂受温度影响弯曲变形,在太空采集到的宝贵数据就不能准确传输回地球。

  为稳定支撑嫦娥二号与地球的数据传输,定向天线展开臂既要达到“零膨胀”,又要具有足够的强度和刚度,还要具备良好的机械性能。科研人员经过三年的技术攻关,终于攻克了一个又一个难题,拿下了这个由机、电、热等多学科组合的复杂系统。它能确保“嫦娥”进入轨道后,定向天线始终指向地球,稳定可靠地工作。

  哈晶守护“嫦娥”神经系统

  如果分布在人体内的神经出现问题,人便会失控,甚至大脑和手脚失灵。同样道理,嫦娥二号各大电源系统、探测设备等关键部位,一旦在电源控制方面出现问题,卫星就无法正常工作。守卫嫦娥二号供电系统的多芯片保护组件等系列电子元器件是由哈尔滨晶体管厂研制的。

  在该厂的生产间,科研人员穿着超净工作服,在超净环境下进行电子元器件的生产、组装。记者看到,其中一种多芯片保护组件的成品仅与1元硬币的体积相当。科研人员告诉记者,这种组件安装在嫦娥二号的“主神经”——电源系统内,具有大功率、高轨道、长寿命、耐疲劳等特性,在紧急情况下,可确保卫星电源系统万无一失。

  值得骄傲的是,这项拥有自主知识产权的技术在我国仅哈晶一家独有。在给嫦娥工程配套时,对产品耐大电流冲击提出了更高的要求,为提高产品的可靠性,科研人员经过1000多个小时的反复试验,对以往卫星上使用的组件从散热性、安装牢固等方面进行了改进,使其可以承受更大的电流,以满足卫星长时间运行的要求。

  哈轴调整“嫦娥”飞行姿态

  中航工业哈尔滨轴承有限公司最新研制的6个品种的轴承产品,为长三丙火箭和嫦娥二号卫星的动力系统和伺服系统做出了重大贡献。

  据中航工业哈轴副总经理路海清介绍,嫦娥二号卫星,对于轴承的材料、工艺、内部参数设计等方面要求苛刻,为此公司组成了12人的研究团队,经不懈努力和技术攻关,其最新研制的6种轴承产品,在高精度和高可靠性方面均实现了技术突破。其中,安装在长三丙火箭上的轴承为“嫦娥”成功升天提供了动力,而安装在嫦娥二号上的轴承则对不断调整卫星的飞行姿态起到了重要作用,确保“嫦娥”始终在预定轨道上飞行,为顺利完成对月面着陆区的精细测绘提供保障。目前,中航工业哈轴已为我国航空航天配套研发生产了十几个型号、数千套的轴承。

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责任编辑:王凌霞