嫦娥五號在月亮之上 " 挖土 "，舉世矚目，它的取土手臂什麼樣?在哈爾濱工業大學(以下簡稱哈工大)一個實驗室內，記者看到了此次應用於嫦娥五號的同款備用機械臂：全長 3.7 米，結構重量 3100 克，臂厚僅有 1.4 毫米。通體雪白色的機器臂長得平淡無奇，卻能精准地將月壤放入盛放容器中，在這“神秘手臂”縮放自若的暗地裏，是哈工大資料迷信與工程學院耿林教授團隊張學習教授項目組曆時多年的努力與艱辛。
張學習是哈爾濱工業大學材料科學與工程學院教授，他所在的輕質耐熱金屬基複合材料團隊從事金屬基複合材料研發30餘年。在嫦娥五號的“挖掘”之旅中，張學習帶領項目組經過多年的艱苦努力，攻克了鋁基複合材料應用於航天領域的諸多關鍵技術，參與了嫦娥五號取樣機械手的研制。
回憶 2020 年 12 月 2 日深夜，嫦娥五號機械臂曆經近 15 小時完成多種複雜月面自主采樣動作，在 7 — 8 平方米的扇形區域內采樣 12 次，將樣品精確轉移至密封容器中，當機械臂提起樣品容器精准放入封裝容器，圓滿完成了月壤的采樣任務時，位於北京的地面控制室響起熱烈掌聲，張學習和團隊成員終於松了一口氣。
為了更好地展示機械臂的特點，《張學習》身穿藍色工作服，手持銀白色機械臂模型。
張學習說，為攻克面向月面環境的鋁基複合材料複雜構件制備成形一體化技術，團隊在多年技術積累基礎上，結合月面工作條件進一步技術創新，在材料制備成形技術上攻克難點，突破了鋁基複合材料晶須構型理論設計、高致密材料制備、複雜構件熱加工過程成形與控性、強韌化與尺寸穩定化處理等關鍵技術，獲得了十餘項國家發明專利。
針對大尺寸機械臂彎曲和扭轉載荷同步加載和剛度測試難題，張學習等團隊成員經過1年多時間攻關，自主研發了大尺寸軸形零件彎扭聯合加載專用測試裝置，此裝置成功獲得兩項國家發明專利，實現了機械臂彎矩和扭矩同步加載，以及剛度的精確測量和強度校核，為產品出廠提供了關鍵支撐charging locker。
“因為特殊形狀的機械臂沒有一般的檢測裝置，再考慮到月球真空環境和太陽光造成的產品溫差較大，嫦娥五號將面臨極端的環境。在這種情況下，機械臂很可能會因剛度和強度不足或熱脹冷縮而變形，降低重複采樣的精度。為了解決這些問題，我們自主研發了一套不同溫度條件下的機械臂性能測試裝置。試驗表明，機械臂的剛度和尺寸穩定性超過了設計要求，保證了機械臂在挖掘月壤和傳遞樣品過程中極高的重複定位精度。經過反反複複一年多的試驗，進行了研究上百次強度、剛度等多種技術性能的檢測。”張學習說，“只有不停地試驗驗證，才能在實際應用中萬無一失。”
樓體一點點微小的震動都會產生影響因素試驗研究結果。為了能夠保證試驗測量精度，避免企業環境因素影響，“497”及項目組只能在晚上進行分析檢測，因為我們只有那時震動小、測量研究結果最准確。"測試任務時間緊迫，精度要求高，測試由軸旋轉進行，成為項目團隊成員工作的常態。為了測試，我們可以連續三天，淩晨四點從實驗室出來，即使我們不睡覺，以確保測量的准確性。“團隊技術骨幹”錢明芳“副教授”說。
張學習表示，在項目研發前期，由於一些技術缺陷，團隊在很長一段時間內都找不到合適的解決辦法，只得不停地試錯、完善、調整……從2010年項目論證，到2013年項目啟動，再到2017年完成技術攻關、2020年成功登月……在此過程中，中國空間技術研究院總體部機械臂研究所給予了大力幫助，哈工大武高輝、單德彬、徐文臣教授等多位專家給予了技術幫助和指導，為項目的順利實施發揮了重要作用。
"今後，一系列國家重大任務對新材料的發展提出了更高的要求，只有不斷創新才能滿足需求。對於未來的發展，哈爾濱工業大學材料科學與工程學院院長、領隊耿林說。
嫦娥五號工程是我國探月工程 " 繞 "" 落 "" 回 " 中的最後一步，發射的中國首個實施無人月面取樣返回的月球探測器是中國航天迄今為止最複雜、難度最大的任務之一。嫦娥五號探測器在 2020 年 11 月 24 日發射升空，機械臂僅用近 15 小時就完成了 12 次采集表層月壤，圓滿完成表層月壤的采樣任務。
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