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超声电机技术助力探月工程探访月球

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在2021年中国航天大会期间,中国科学院院士、南京航空航天大学教授赵淳生接受媒体采访。他介绍了超声电机的工作原理和其在探月工程中的应用。同时,他还表示,科研团队成员不仅要有过硬的专业能力,还要有一颗爱国的心。
精彩观点
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赵淳生

超声电机被应用于探月工程,助力探测器在月球表面精准挖土

超声电机被应用于探月工程,助力探测器在月球表面精准挖土
超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得运动和力矩,将材料的微小变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子(或动子)的旋转(或直线)运动。
超声电机与传统电机相比具有响应快、精度高、噪声小、无电磁干扰等优点,它作为一种新型的微电机,在精密仪器仪表、航空航天、智能机器人等领域有着广泛的应用前景。比如TRUM-30A超声电机,它大大减少了重量,只有46克,却能产生0.12Nm的扭矩,是同等传统电机重量的十分之一。探月工程需要减少运载器的重量,超声电机的优势就十分明显了。
嫦娥三号是中国超声电机在航天工程的第一次尝试,中国也成了第二个将超声电机用到外星球去的国家。超声电机被应用到嫦娥三号探测器时,只是在探月工程上的初步应用,主要负责红外成像光谱仪内定标板的驱动与控制,功能类似光谱仪“舱门的开关”。而嫦娥五号对超声电机的精度和环境都有了更严苛的要求,“嫦娥五号”将进行月壤的采样,超声电机用来控制光谱仪接收反射光谱的镜面的方向和角度,引导机械臂工作,助力探测器在月球表面精准挖土。
嫦娥五号这次采样机械要伸出舱外,工作温度最低是零下55℃,最高可达120℃。作为精密仪器的超声电机登月要克服月表工作环境的问题,对超声电机的材料、工艺和结构都提出很大挑战。为此,我们在模拟月球温度的各种环境下做了大量实验,从而确保万无一失,包括结构设计、材料选择、驱动控制,以及其他安全保障措施的设计。
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赵淳生

科研团队成员不仅要有过硬的专业能力,还要有一颗爱国的心

科研团队成员不仅要有过硬的专业能力,还要有一颗爱国的心
我们的科研团队是个综合团队,团队成员是来自各个学校的优秀人才。在挑选成员的时候,不仅需要过硬的专业能力,还要有一颗爱国的心。爱国是第一品质,爱国是我们从事科研的动力源泉。搞科学研究需要几十年如一日,反复实验,反复钻研。这个过程是漫长且枯燥的,这就需要大家肯吃苦,能坚持,愿意为国奉献,不计较个人得失。同时,我们还要有创新精神,把研究工作做深入、做系统,真正地通过现象挖掘出科学原理,为中国未来的航天事业提供知识储备。
赵淳生
中国科学院院士、南京航空航天大学教授
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