“嫦娥钢”保障“天问一号”实现软着陆

仙仙

5月15日，历经近百天的环火星绕行探测后，我国自主研制的火星探测器“天问一号”成功着陆于火星北半球乌托邦平原，“祝融号”火星车与着陆架完成分离后，将对火星表面重点区域进行巡视勘察。由中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所（以下简称固体所）研制的新一代“嫦娥钢”为“天问一号”着陆缓冲机构设计及探测器成功软着陆作出重要贡献。


嫦娥钢是固体所根据我国嫦娥探测器月面软着陆需求而研制的一种新材料，具有极高的强韧性和吸能性，其延伸率、强塑积等指标国际领先，已相继保障“嫦娥三号”“嫦娥四号”任务顺利实施。在火星探测任务中，除沿用缓冲拉杆以外，首次使用限力杆产品取代了部分进口铝蜂窝设计，真正实现了我国深空探测器着陆缓冲系统的完全自主化。


迄今为止，人类已经发射了50多个火星探测器，只有18次成功登陆，其探测难度远高于月球、金星等地外天体。火星着陆过程需从约2万千米/小时的速度减速至零，整个过程持续时间仅约为9分钟，着陆过程异常复杂、危险，被称为“恐怖9分钟”。


为保障“天问一号”顺利度过“恐怖9分钟”，成功着陆于火星表面，固体所在前期探月工程任务基础上，研发出新一代嫦娥钢，通过精细的组织调控和独特的工艺创新，实现了材料成分不变、吸能性显著提高的目标，并开发出着陆缓冲机构用拉杆、限力杆两种缓冲元件，利用该产品突出的强韧性、轻质性和吸能性吸收着陆时的冲击能，为“天问一号”着陆缓冲机构优化设计及其软着陆提供了重要支持。


固体所研发团队在嫦娥钢基础以及应用研究方面做了大量拓展性工作，并取得了重要进展：通过成分优化设计与组织调控，开发出高强韧、高吸能、高耐蚀等系列嫦娥钢，并实现了30吨级合金批量冶炼生产；通过材料组织精准调控，研发出满足特定要求的抗坠毁直升机起落架缓冲器产品，并通过了工程验证；开发出基于嫦娥钢的新型水运桥梁防撞阻尼结构，成功应用于广东珠海大桥示范工程；基于增材制造及精密铸造技术，研发出高比强、高吸能嫦娥钢点阵结构，后续将在载人航天任务中发挥重要作用。（记者吴长锋）