“嫦娥五号机械臂长3.7米，结构重量3100克，臂厚1.4毫米，相当于十几张纸的厚度，可以说是太空里的‘白瘦美’。”哈尔滨工业大学实验室里，46岁的张学习身穿蓝色工装，手持银白色机械臂模型，一边模仿机械臂运动，一边介绍它的神奇之处。
张学习是哈尔滨工业大学材料科学与工程学院教授，他所在的轻质耐热金属基复合材料团队从事金属基复合材料研发30余年。在嫦娥五号“挖土”之旅中，团队攻克了铝基复合材料在空天领域应用的多项关键性技术，参与研制出机械臂。
时间回到2020年12月2日深夜。嫦娥五号“舒展”机械臂，历经近15小时，连续采样12次，圆满完成月球表层和次表层月壤的采样任务。当机械臂采满样品容器、精确转移到封装容器后，张学习和团队成员长舒一口气。
“飞上天的每1克，都要精打细算。”张学习说，在航空航天领域，轻量化是永恒的主题，每减轻1克重量，将节省巨大成本。同时，机械臂要实现大面积、多区域、多次数、长时间连续采样和关键动作，因此必须在轻的基础上增加强度、刚度和尺寸稳定性。
月球属于真空环境，随着太阳照射变化，其表面温度最高达100摄氏度，最低在零下50摄氏度以下，机械臂要承受巨大温差。
按照严苛的环境要求，张学习与团队研制出晶须增强铝基复合材料，解决了轻质高刚度高强度航天结构件研制的核心技术。同时，团队还开发出一套检测技术和检测装置，实现了机械臂刚度的精确检测，获得两项国家发明专利授权，为解决同类产品的分析测试提供了技术支撑。
副教授钱明芳回忆说，实验阶段，一点点微弱的振动都可能导致测试数据波动，影响测试结果。实验场所白天有其他课题组工作，他们的实验基本上都在晚上进行，一连就是好几个通宵。
张学习说，在项目研发前期，由于一些技术缺陷，团队在一年半的时间内都找不到恰当的解决办法，只得不断与设计单位沟通，不停地试错、完善、调整……
“十年磨一剑。”张学习介绍，从2010年项目论证，到2013年项目启动，再到2017年完成技术攻关、2020年成功登月……十年来，团队一步一个脚印，见证着嫦娥五号的腾飞之路。
张学习坦言，每一次探索都可能失败，面对失败，不能停滞不前，不能消极沮丧，要把研制过程遇到的困难和挫折，当作推动复合材料及其应用技术创新发展的动力，这也是团队制胜的法宝。
“未来一系列国家重大任务对新材料研发提出了更高要求，只有不断创新，才能满足需要。”哈工大材料科学与工程学院院长、团队负责人耿林说，未来团队将发挥多学科技术优势，不断加强条件建设和技术创新，接续向着浩瀚宇宙迈进。
