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郑州华晶金刚石股份有限公司

落月挖土!为“嫦娥”配上金刚钻!超硬材料专家立新功

关键词 金刚钻 , 超硬材料|2020-12-03 10:29:10|来源 中国超硬材料网
摘要 北京时间12月2日4时53分,探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。图片来源:人民日报客户端探测器于12月1日23时许成功着陆月面后,开展了太阳翼展开、机构...

       北京时间12月2日4时53分,探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。

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图片来源:人民日报客户端

       探测器于12月1日23时许成功着陆月面后,开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作。目前,着陆器和上升器组合体正按计划进行表取采样。嫦娥五号探测器自动采样任务采用表钻结合,多点采样的方式,设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。
       超硬材料行业专家、中国地质大学(武汉)段隆臣教授团队和李大佛教授团队参加了部分钻探方案设计和钻探模拟试验等工作,为“嫦娥”配上金刚钻
       在月球上咋“挖土”?
       月球上没有空气、没有水,取月壤的钻头要钻进月表2米深。那么采用何种钻探方法?高速旋转下钻头如何散热?
       首先,通过计算确定在月球上钻探2米需要的动力储备

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       然后,通过低密度月壤模拟低重力效果,反复尝试选定螺旋钻进方案。

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最后,螺旋叶片带出的月表的月壤可以有效降低钻头的温度,不需要冷却也能确保钻头正常工作。

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段隆臣教授透露,在钻头的选取上,李大佛教授团队进行了很多有益尝试,但李教授没有等到嫦娥五号升空的这一天就去世了。
       “钻头钻进后,月壤的一部分会由钻头的螺旋叶片带出月表,另一部分月壤通过空芯钻杆带回地球。”段隆臣团队成员高辉副教授介绍,嫦娥的取土作业采用表取和钻取两种方式进行。
       按照计划,表取1.5千克,钻取0.5千克。表取由机械臂采用挖、夹、铲等动作完成。表取的机械臂相当于机械手,异常灵活,配合计算机视觉系统,可以实现自由抓取。若遇到大型岩石或者硬度较高的月表,力量超过机器人设计限度,钻取无法进行,这时候将更多依赖于表取。

       关于段隆臣教授

       段隆臣教授主要研究方向为深部地质工程,钻头与岩土的相互作用。2004~2015任中国地质大学(武汉)工程学院勘察与基础工程系主任,现任系书记。中国机械工业协会超硬材料分会、磨粒专业技术委员会委员;2013年江苏省“双创”人才。中文核心期刊《金刚石与磨料磨具工程》、《地质科技通报》期刊编委。近年来主持或完成国家自然科学基金委、科技部国际合作、中国地调局、青海省重点研发和转化计划项目、江苏省重大成果转化、武汉市科技成果转化和企业委托等项目30余项,公开发表SCI/EI论文18篇,获国家发明专利20项,出版专著和教材3部。
       关于李大佛教授

       李大佛教授是中国地质大学(武汉)钻探工程专业教授,兼任该校低温电镀金刚石钻头教研室主任及长江钻头研制公司总经理,1991年获国务院特殊津贴,1992年被国家人事部授予“有突出贡献中青年专家”称号。李大佛教授主要从事低温电镀金刚石钻头的研制工作,相继获得国家科委三等发明奖和地矿部科技成果一、二、三等奖等多项;并获得武汉市科技新秀称号和武汉市二等发明奖。他先后研制开发出各种系列的低温电镀金刚石地质钻头、PDC复合片石油钻头、薄壁工程金刚石钻头与金刚石扩孔器、无压浸渍PDC石油钻头等新产品。在其研究领域内发表学术论文50余篇,专著四部。他是我国电镀金刚石钻头领域的主要开拓者与带头人。

 

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