聚焦”嫦娥四号“|“嫦娥四号”用的超声电机来自南航,比鸡蛋还小,负责给月球光谱仪“按快门”

扬子晚报网12月8日讯(记者 杨甜子)“嫦娥四号”探测器有南京航空航天大学科研成果的助力。记者了解到,在“嫦娥四号”探测器上面,有一个用于光谱仪驱动与控制的超声电机TRUM-30A,正是来自南航赵淳生院士团队。

超声电机是一种新型的微电机,在精密仪器仪表、航空航天、智能机器人等领域有着广泛的应用前景。与传统电机相比,具有响应快、精度高、噪声小、无电磁干扰等优点。此次使用在“嫦娥四号”上的超声电机,更是赵淳生院士团队经过上百次实验后特制的产品。不仅“体积”迷你,比鸡蛋还小,而且相当“能吃苦”,对于月球背面的复杂环境都可以做到尽可能适应。

“月球背面的工作环境肯定比地球复杂得多。”赵淳生院士告诉记者,团队在研发超声电机时,遇到的最大难题便是月球上的复合环境:气压低、空气密度小,还有难以想象的超低温。为了让超声电机提前适应,他们在南航机械结构力学及控制国家重点实验室模拟出了月球表面的空气密度,用于探月超声电机在真空环境的工作情况。研发团队的专家们为探月超声电机做过包括机械特性试验、寿命试验、月尘试验等各种试验100多次,不断改进超声电机的结构和材料,如今,超声电机的工作环境已经验证了-120℃至180℃,已几乎满足月球上一切可能的复合环境。

如何为超声电机“减肥”,也是团队面临的另一大考验。登月探测器肯定不能“笨重”,如何在保持“苗条身材”的同时,让探测器上的每一个零部件都发挥最大功效,赵淳生团队动足了脑筋。“南航此次研制的这台超声电机重量仅46克,是同等传统电机重量的1/10,直径仅约30毫米。”赵淳生院士告诉记者,探测器升空的重量控制得很严,也要尽量节约能源,因此,研究团队想尽一切办法给超声电机“瘦身”,他们自主研发的这款超声电机,每分钟的转速只有40转,这样缓慢的转速,只需要一级行星减速器,驱动简单,对电流的响应也很快,响应时间只有1-30毫秒,关断响应时间只有1-0.1毫秒。

跟着“嫦娥四号”登月,超声电机可以发挥怎样的功用?赵淳生举了个例子:此前超声电机TRUM-30A已成功应用在嫦娥三号探测器上,负责红外成像光谱仪内定标板的驱动与控制。在“嫦娥四号”上,“光谱仪”依然起到了高清“单反相机”的作用,有了它,月球车可以通过高光谱分辨率获取月球物体高光谱图像,拍下画质更为清晰的“月球表面”,为精确识别月球表面的特征信息和物质分类提供服务。而超声电机在其中就起到了“按快门”的作用,是其中的一个重要“关节”。


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