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今年1月3日,嫦娥四号探月卫星在南极冯-艾特肯盆地成功着陆。卡门环形山登陆,人类历史上第一次实现了航天器软着陆和月球背面巡视,引起了全世界的关注。
在月球背面着陆有许多困难需要克服,其中之一就是探测器的温度控制。月球表面的环境极其恶劣,月球和土壤之间的温差高达300摄氏度。嫦娥四号探测器的工作温度在-20℃至50℃之间。如果嫦娥的“体温”异常,探测器随时可能“休克”。
陈建新(见图、数据图)是在月球背面保持嫦娥正常工作温度的人。现任中国航天科技集团公司第五研究所综合部研究室副主任,嫦娥四号热控子系统总设计师。
2007年,陈建新博士毕业后来到中国航天科技公司投资中国的月球探测项目。2008年,中国探月二期工程的着陆巡视任务进入实质性发展阶段,其中正在研制的嫦娥三号飞船将首次实现中国航天器的软着陆和地外天体巡视。嫦娥三号预计在月面红湾地区着陆,面临严峻的热环境考验,热控子系统是技术难度最大的子系统之一。表现出色的陈建新被委以重任,担任热控子系统副总设计师。
“当时的主要问题是没有太多的经验可以学习,一切都要一步一步来。”陈建新说每个人都在考虑这个计划。在嫦娥三号初始样品的热平衡测试中,为了确保探测器首次月夜热平衡测试在中国顺利完成,他和他的团队24小时轮班工作,两个多月没有回家。
经过陈建新和团队的努力,嫦娥三号在世界上首次采用月球重力驱动两相流体回路技术,克服了热源综合利用技术,解决了嫦娥三号的月球和夜间生存问题;它克服了远红外加热装置的精确建模和分析以及极端瞬态热流计的标定技术,解决了探测器的地面热试验验证问题...随着技术难点的突破,保证了对嫦娥三号的加热和冷却进行更深入、更全面的考虑,最终保证嫦娥三号任务的圆满成功。
2013年12月14日,嫦娥三号成功登陆月球。“当嫦娥三号探测器降落在月球上,玉兔巡逻队从轨道上下来,踏上月球地面时,我的心怦怦直跳。”陈建新说,“就像你自己踩在月亮上一样。"
嫦娥三号成功着陆,探索的步伐从未停止。2015年,人类软着陆和巡视探测器嫦娥四号任务的第一个月正式启动。热控技术再次成为这次任务成败的关键,因为这一次它面对的是月球背面艾特肯盆地昼夜温差330摄氏度。热环境测试中,着陆区的高低温边界更为恶劣,月球后方地形崎岖多山,给热环境带来复杂性和不确定性;同时,需要解决月壤昼夜温度测量和月夜采集系统供电的工程问题。
陈建新带领团队重新开始,从核心技术、热分析模拟方法、地面验证测试手段等几个关键环节展开调查。在四号任务飞行控制期间,为了监测、解释和及时反馈在轨遥测数据,他带领团队在飞行控制中心工作了4个月。为了让着陆器和巡逻机探测到更多的科学目标,他们日夜“盯着”探测器,把试验地点和飞行控制大厅当成了“家”...
世界上首次建立了热电电池与月球重力驱动两相流体回路耦合的热电高效利用技术系统,解决了330摄氏度温差环境下热电联产系统的稳定问题,实现月夜无光照条件下月球土壤温度测量系统的供电;创新性地建立了月球土壤三维全瞬态热模型,突破了探测器休眠和唤醒自主热适应技术,解决了嫦娥四号在极热极冷条件下和崎岖地形下的“月球背面生存问题”;国际上突破了月壤传感器测温的网络技术,首次获得了月球背后月壤的昼夜温度,为后续的月壤采集和人类探月提供了重要的科学数据和中国智慧...这一次,陈建新和他的团队收获更多。
陈建新掌控温度和温暖,引领世界,现已带领团队实现了三项国际举措,填补了三项国内空空白,编写了200多份航天器核心技术文件,大力支持中国探月工程的顺利开展。"航天工业是一项光荣的事业,值得为之奋斗一辈子!"陈建新说。
人民日报(2019年5月7日04版)
标题:让“嫦娥”适应极热极寒环境(五四奖章获得者)
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