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理大參與研發裝置助「嫦五」月球取樣

2020-12-09
■容啟亮(左二)向理大校董會主席林大輝(右二)、校長滕錦光(右一)和常務及學務副校長黃永德(左一)介紹「表取採樣執行裝置」。理大供圖■容啟亮(左二)向理大校董會主席林大輝(右二)、校長滕錦光(右一)和常務及學務副校長黃永德(左一)介紹「表取採樣執行裝置」。理大供圖

香港文匯報訊(記者 郭虹宇)「嫦娥五號」近日成功完成了國家首次月球採樣任務,載有月壤樣本的飛行器目前正返回地球,預計下周降落。在此歷史性任務中,香港理工大學科研團隊與中國空間技術研究院自2011年起合作研發的「表取採樣執行裝置」扮演蚚鶬鋮丹漶A於月球表面進行全自動的表土採樣及封裝。負責項目的理大精密工程講座教授容啟亮,昨日詳細講解裝置的設計與製造,包括附有鈦合金罩的甲、乙兩個採樣器,能分別針對月表的鬆散性以及黏性土壤,亦能抵受攝氏200度高溫,以精密技術支援採樣任務。他表示,以全自動機械臂採集如此大量的月球樣本是史無前例,過程環環相扣十分複雜,對能參與是次具開創性意義的太空任務,他及其團隊深感榮幸。

理大昨日召開網上發布會講述參與「嫦娥五號」任務情況,容啟亮介紹指,團隊早於2011年開始「表取採樣執行裝置」研究工作,歷經原理樣機研發、實驗測試、正式聯合研製等過程,終於2017年完成研發並交付成品。

他又詳細講解裝置的設計,主要包括兩個採樣器、近攝相機、初級裝封系統四部分,其中甲採樣器的前端由鈦合金金屬罩組成,透過馬達轉動,主要用作採集鬆散性土壤,如土壤中包含體積較大的石塊,亦可透過鑿等動作將多餘的部分切除,以保證順利裝封;而乙採樣器則主要針對黏性土壤,前端亦是由鈦合金金屬罩組成,運作方式是透過馬達轉動做出伸出、收回花瓣、推動活塞等動作,兩個採樣器均能抵受200攝氏度高溫。「(整個裝置)向太陽的方向運作,月球地表不似地球有大氣層保護,溫度可達110攝氏度左右,因此要耐熱好緊要。」而今次任務已採集的月壤,主要以鬆散性的土壤為主。

難忘與內地研究員熬夜搞研究

至於近攝相機,容啟亮解釋指,兩個相機會附在採樣器旁,主要用作選擇月壤及視像導航,而初級封裝系統則用於密封並保存樣本於樣本容器中。整套「表取採樣執行裝置」由超過400件工件組合而成,由不同材料如鈦合金、鋁合金及不鏽鋼等所製造,減低整個裝置的重量,同時堅硬耐磨,以抵受嚴峻的太空環境。

容啟亮指,「嫦五」以全自動機械臂採集如此大量的月球樣本是史無前例的,形容整個任務「十分複雜,環環相扣」,不容任何微細錯誤,對研究技術的創新性、精確度和可靠性要求極高,他特別感謝國家、大學專家團隊的支持。他又笑言,與中國空間技術研究院的合作令人難忘,「研究院的年輕研究員較多,有熱情和衝勁,晚上可以不睡覺搞研究,我們團隊只能跟茪ㄩ恅掉鶨],真是印象深刻。」

薛永琚G顯港人才擁世界級水平

創科局局長薛永甯Q亦獲邀參與發布會,他表示,理大參與今次的「嫦娥五號」探索項目,充分顯示香港自己培育的人才擁有世界級的研究水平,以及國家為香港人才提供大量的機會,讓他們可以大展身手。他又指,理大的努力與香港銳意發展成為國際創新科技中心的目標相輔相成,期望研究團隊鍥而不捨地努力,繼續為接下來的「嫦娥六號」研發作貢獻。

表取採樣執行裝置

採樣器甲

◆長約35厘米,鏟子形

◆採集鬆散的月球樣本

◆當採樣器閉合時會產生震動及衝擊,這個精心設計能甩走多餘的碎片、鑿開大塊的月壤,並將月壤樣本裹於採樣器內,同時有助將樣本準確地倒入樣本罐中,以免弄污周遭儀器

採樣器乙

◆長約30厘米

◆採集黏性月球表層樣本

◆採樣器會鑽進月壤,透過打開齒狀金屬瓣抓取黏性樣本,當金屬瓣閉合時即可抓緊目標樣本。隨茠鷵暋內C慢張開,採樣器內的活塞會將黏性樣本推進樣本罐內

近攝相機

◆可抵受攝氏130度高溫

◆每個採樣器均配有一台近攝相機,在樣本採集過程中監察和作視像導航

◆用於揀選具科研價值的月壤樣本,將樣本準確地倒進樣本罐內及準確地提罐放到上升器內

初級封裝系統

◆整個系統重約1.5公斤,其中樣本罐只佔360克

◆將月球樣本密封保存,以帶回地球

◆透過漏斗將樣本倒入樣本罐內, 其間不會弄污罐身;鎖罐前會掃走溢出罐口的月壤,確保罐蓋能妥善關好,以將罐內的樣本密封鎖緊

資料來源:理大 整理:香港文匯報記者 郭虹宇

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