月球样品密封封装装置

王春勇，付朝晖，李昊璘，周 颖，杜永刚，纪 明，孙 亮，王克成，李海志，马 聪

（兰州空间技术物理研究所，兰州 730000）

嫦娥五号的核心任务是采集月球样品并返回地面，月球样品密封封装装置是嫦娥五号的核心装置之一，是唯一盛装钻取及表取月球样品并自动密封、携带“原汁原味”月球样品返回地面的装置。密封装置的成败决定了探月三期任务的成败。

承担了国内首次地外天体样品无人自动密封任务。设计的首套无人自动月球样品密封系统，主要由密封装置（主体框架、密封容器组件、盖体组件、开合机构组件）和控制单元组成，镂空的主体框架上分布着用于转移的棘齿和导向柱，采用钛合金和铝合金保证了结构强度和刚度，最大限度地减轻了重量，如图1所示。为了保证密封装置能在无人状态下完成自动密封任务，设计了基于丝杆传动原理的复合运动开合机构，解决了装置在月表的直线提升−旋转打开−旋转关闭−直线下降的序列动作。相比月面极高真空的环境，地球表面包裹着大气层，为了防止大气对月球样品的污染，设计了基于金属挤压密封和橡胶密封冗余的月球样品密封方案，解决了样品返回地面过程的污染防护难题。

密封装置突破了“极高真空样品密封技术”“月表真空、带电月尘、高低温综合环境地面验证”等关键核心技术。密封装置质量4.77 kg，有效容积4 L，可盛装月球样品5 kg，如图2所示，密封漏率低于4.5×10−9Pa·m3·s−1，实现了月球样品的低漏率密封。

2020年12月2日，月球样品密封装置在月表顺利完成月球样品密封，并于当月17日返回地面，功能和性能正常。月球样品密封封装装置的成功应用，为后续月球极区水冰采样返回、小行星采样返回和火星采样返回等任务提供了技术保障。

关键词：月球样品；密封；装置；防污染；极高真空；漏率

Key words：lunar sample；seal；subsystem；anti-pollution；extra high vacuum；leakage rate

中图分类号：V476.3 文献标志码：A 文章编号：1006−7086（2021）01−0100−01

DOI：10.3969∕j.issn.1006−7086.2021.01.015

图1 月球样品密封封装装置

图2 科研人员给月球样品称重