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12月17日1時59分，嫦娥五號返回器安全著陸，帶回月球風暴洋區域的鉆取和表取樣品，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，我校鄧宗全院士、黃玉東教授、趙陽教授、張學習教授等科研團隊十余年刻苦攻關，多項技術成果鼎力支撐此次月面采樣任務。
嫦娥五號工程立項論證始于2009年，鄧宗全教授主持了月面采樣與封裝專項論證，確立了月面鉆-表復合式釆樣與封裝方案，通過一次任務可同時獲得表層和次表層樣品，這在國際上尚屬首例。
2011年至2013年，由鄧宗全團隊牽頭，與航天五院總體部、北京衛星制造廠等單位合作，完成了“采樣封裝分系統設計集成與驗證技術”“鉆取采樣機構關鍵技術與原理樣機”兩個重大專項的攻關任務，解決了鉆-表復合式月面采樣與封裝技術難題，確定了機械臂多次采集、中間站集中存儲、一次轉入封裝容器的作業流程，攻克了以“雙管單袋”為基本特征的月面鉆取采樣關鍵技術，研制了工程樣機并開展了全流程試驗驗證，形成了嫦娥五號獨具特色的月面采樣作業技術體系。
2012年至2020年，鄧宗全團隊與工程承研單位——北京衛星制造廠組建了嫦娥五號月面鉆取子系統產品研制聯合團隊，成功研制出鉆取采樣子系統飛行產品。2020年12月2日，采用預編程自主作業與月-地遙控相結合的操作方式，在采樣點月壤顆粒狀態非確知的極端工況下，圓滿完成了鉆進取芯、提芯封口、纏繞整形、樣品傳送和避讓展開等關鍵作業任務。
黃玉東團隊完成了取芯軟袋型號產品研制任務。針對鉆取剖面層序樣品的原位封裝與整形難題，創新設計了高分子纖維“繩-袋復合”一體化結構，形成了取芯軟袋產品的標準化織造工藝，突破了取芯軟袋組件形-性定量可控、繩-袋過渡段應力均化等核心技術。研制的取芯軟袋產品具有耐高溫、易翻折、質地柔軟、結構致密等優勢，經受住了月面釆樣的嚴酷工況考驗，滿足了原位取芯、樣品封口和纏繞整形等功能需求，圓滿完成了月壤剖面層序樣品的封裝任務。
趙陽團隊針對鉆取子系統作業效能驗證和機構動力學優化等技術難題，研制了鉆取子系統地面驗證支持平臺，構建了面向任務決策的快速分析應用數據產品，對機構動力學分析、鉆取策略優化、故障模式預案設置等工作提供了多維度的數據應用支撐，實現了對鉆取采樣過程的全方位在線監視和專家決策支持，保障了嫦娥五號鉆取采樣全流程地面演練及在軌作業狀態判讀。
張學習團隊針對月表高溫作業機械臂輕質、高剛度、高強度、耐熱材料的苛刻要求，解決了晶須增強鋁基復合材料的適應性設計與制備、薄壁管材和復雜鍛件熱成形與控性、產品強韌化與尺寸穩定化處理等關鍵技術，研制了高性能機械臂結構件，完成了彎扭聯合加載裝置研制及機械臂剛度與強度考核，為機械臂多點、多次采樣及樣品精準轉移提供了技術支撐，在月面釆樣作業中表現出優良性能。
嫦娥五號月面采樣任務的圓滿成功，是在國家探月與航天工程中心的領導下，我校與航天工業部門協同攻關的重大成果，開創了國家重大科技工程從預先研究、工程立項、技術攻關到工程實施全過程的一體化創新合作典范。 來源：哈爾濱工業大學 |
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