Idefix:2.96 kg复合材料底盘助力火卫一探测

Idefix:2.96 kg复合材料底盘助力火卫一探测

由法国国家太空研究中心(CNES)与德国航空航天中心(DLR)联合研制的Idefix火星车,将搭乘日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的MMX探测器前往火卫一。MMX计划于日本时间2026年10月20日04:41发射,对应巴黎时间10月19日21:41、英国夏令时20:41,并将于2029年初在火星内层、也是两颗天然卫星中较大的那颗——火卫一表面释放Idefix。为满足整星质量目标,DLR为Idefix研制了仅重2.96 kg的底盘。该底盘采用碳纤维蒙皮与铝蜂窝芯材构成的夹层板结构,并通过CF-PEEK嵌件进行局部增强。Idefix整车质量为25 kg,由CNES负责服务模块研制,包括计算机、电源和通信系统;DLR负责碳纤维结构、扶正系统及移动系统。

火卫一表面重力不足地球的千分之一,探测器与地面的接触和移动都极为敏感,每一克质量都直接影响任务可行性。因此,底盘的轻量化、结构刚度与装配精度成为关键。

Idefix底盘由DLR不伦瑞克轻量化系统研究所设计制造,由超过160个粘接部件组成。底板和侧壁构成基本结构,可拆卸的前板、后板和顶板封闭成箱体。每块面板均由两层碳纤维增强复合材料(CFRP)蒙皮与铝蜂窝芯材组成。在固定点位置,CF-PEEK嵌件局部替代蜂窝芯材,并承担机加工孔和螺纹连接功能。箱体内还布置了加强肋、热隔离销和电缆固定件,并通过钛合金法兰完成整体装配。

其中,顶板被DLR视为主要技术难点之一:它需在−145℃至+75℃温度范围内保持尺寸稳定,而质量仅为324 g。

DLR还研制了MECSS(机械-电气-通信与分离系统)结构,用于在发射和巡航阶段将Idefix与母船连接,并在释放时将其推离。该结构同样采用CFRP蒙皮夹层板,铝蜂窝芯材厚度为40 mm;原文标注其质量分别为1.19 kg和2.53 kg,但注明尚待确认。

Idefix已于2023年7月完成总装,并通过发射振动、极端温度等鉴定试验。在安装可拆卸面板后,还对飞行底盘的平面度进行了检查。对复合材料工程而言,该项目的挑战不仅在于材料选择,更在于粘接质量、嵌件承载性能和几何精度控制。

MMX任务由JAXA主导,NASA、CNES、DLR和ESA参与,将对火卫一和火卫二开展探测,并于2031年带回火卫一样本,以揭示两颗火星卫星起源的科学争议。探测器预计于2027年8月进入火星轨道,随后对火卫一开展超过一年的观测,再释放Idefix。发射完成后,这型轻量化复合材料结构将经历约一年的地火转移飞行,并需在2029年初的火卫一表面环境中验证其可靠性。 

来源:JEC

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