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挑战极限丨看检测团队如何模拟月球环境

来源:上海航天技术研究院 日期:2024-06-03

近日,由上海航天805所、149厂,上海交通大学多家单位联合完成的《研制先进月面试验检测系统,填补探月工程关键技术空白》项目,在168家企事业单位的216项作品中脱颖而出,以优异成绩荣获第一届上海市检验检测行业创新大赛一等奖及最佳人气奖。

到得了:实现350℃大温差的无级调温

“比起极昼的高温,月球极夜的超低温是最难攻克的。”副总工艺师王宏介绍,“原来,市场上极限低温仅能到-180℃,我们需要-200℃以下。”为此,试验中心下定决心研制一套月表专属调温系统。

“液氮-196℃”“液氢-252℃”“液氦-268℃”……一组组数据呈现在研制团队面前,他们首选的技术路线是使用超低温液态工质来替换原有液态工质。然而,团队发现,虽然该路线有成熟的条件和高效的可行性,但长达几天、甚至十几天的试验时间会消耗大量的液态工质,造成不菲的经济支出,并非高效测试的首选方案。

为此,团队选择第二条技术路线,踏上“没人走过”“也没人敢走”的路——研制超低温制冷机月面环模检测系统。有了研制方向,团队便开始对十几组材料热学特性进行比对。经过查阅文献,他们找到能够跨过-225℃至130℃的特殊材料。由它制成的“导热单向阀”将首次运用到试验系统,实现350℃大温差的连续无级调温。

测得准:定制0.1℃精度的测温系统

团队把“结果导向”作为验证试验是否符合客户需求的第一指标。在研制期间,面对已经实现的350℃大温差无级调温,团队成员必须做到“测得准”,精准定位温度的实时变化。

“技术研制完成后,并没有意味着技术能够使用。”试验中心主任鲍宏伟说,“我们还要做到每个项目都能被检测,这才是我们试验中心的责任。”

团队依托已有检测能力,围绕“能用、管用、好用、实用”的设计理念对测温系统进一步优化,通过选配传感器线材、设计电路系统、定制温度采集模块、开发集成软件等一系列工作,使得测温区域得到了扩展,满足-225℃超低温测温需求。

保得住:筑造“3+2”隔热“屏障”

走进试验中心,一台台设备整整齐齐地放在各个实验室里。仔细打量这台圆柱形的先进月面试验检测设备,在设备里却是别有洞天。

“隔热”“保温”是这台设备的特点之一。为确保温度“保得住”,团队在保温方式上下足了功夫,提出“3+2”隔热“屏障”。试验中心检测员苗清德介绍:“我们不仅在设备箱体的内外做保温措施,还在连接处用隔热材质进行隔热。”

为确保隔热的有效性,团队建立三道屏障,使得检测设备温度波动控制在0.1℃/h,让设备就如一个保温箱,将温度牢牢“锁”在试验需要的数值上。

经过团队不懈的努力,该系统成为我国极限宽温区带空间加载驱动测试能力的首台空间环境模拟试验系统。航天人的征途仍在继续,一套套专属设备从“工程”向“应用”转变,让检测赋能实现设备迭代升级,共同打造航天梦。

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