航天四院401所微特电机事业部电机组件助力“嫦娥”取月壤

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【技术创新】

“401所版”电机组件助力“嫦娥”取月壤（图4幅备选）

◎胡博 胡俊

2020年12月2日，探月工程嫦娥五号探测器圆满完成月球表面自动采样及封装，标志着我国首次月面采样任务顺利完成。
嫦娥五号探测器采样“挖土套装”之一是用于表取采样的表采式机械臂机构，俗称“挖土铲”，在我国地外天体上是首次使用。挖土铲有一个白色的、又细又长的机械臂，这就是挖土的铲子，可以360度无死角可视化操作，臂的末端一头是一个小铲子，一头是浅表钻，可以轻松完成铲挖、浅钻、拾取等动作。这些动作的完成，都需要有一组持续不断供应动力的电机，而这组电机，就是航天科技集团公司四院401所微特电机事业部历时4年研制成功的产品。
2013年，四院401所微特电机事业部接到任务，要研制一组能为嫦娥五号持续提供动力的电机组件。这需要克服诸多难题。如同人体手臂乃至手掌的力量来自肱二头肌、肱挠肌、掌肌等一样，需要有至少两组电机分别安装在机械臂的各个关节附近。这些电机组件将随嫦娥五号升上太空，并将长期暴露于月表环境中，这决定了它们要耐受太阳直射下超过130℃的环境温度，比地球环境大得多的辐射，还要在真空环境下承担难以散热带来的性能衰减，难度可想而知。
不过，这都难不倒电机研制团队，他们采用诸多高精尖技术，顺利解决了环境适应性问题，于2017年成功完成了电机组件的研制。为了防止电机突然断电，研制团队将两台性能都能满足任务要求的电机“塞”进了同一个电机壳体中，一个顶俩，双向保障。此外，他们还增加了突然断电情况下对机械臂的位置保持功能，防止机械臂砸在月球上摔坏。电机组件中，大的重量不超过450克，小的不超过250克，可谓是“个小、劲大，还精神”，并且电机端精度可达1度以内，能帮助机械臂灵活、高精度挖土，月壤想挖几克就挖几克。
电机组件经过后期不断试验和完善，以及配合总体对指标的修改等，最终用事实证明，它们经受住了超过100摄氏度的月面高温考验，克服了测控、光照、电源等方面的条件约束，助力机械臂完成了“铲土”“转移”“封装”等一系列动作，成功采集月球样品。“有幸参与探月工程，我们骄傲！”收到嫦娥五号成功取土的消息，微特电机事业部成员禁不住欢呼起来。
图1：电机研制团队成员准备测试设备
图2：电机研制团队成员调测原理样机
图3：电机研制团队成员探讨新型电机方案
图4：我国嫦娥五号月面表取采样机械臂关节电机之一

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