太空續神話唱響中國夢

太空續神話唱響中國夢

太空續神話唱響中國夢

“玉兔”是個聰明機器人

相貌威武

身披“黃金甲”腳踩“風火輪”

“玉兔”是一台長着輪子、能適應惡劣環境並開展科學探測的航天器,還是一個智能化、低功耗、高集成的機器人,更是一位承載華夏兒女探月夢想的巡視者。設計師魏然用4句話來形容這個140公斤重的“寶貝疙瘩”:身披“黃金甲”、腳踩“風火輪”、肩插“太陽翼”、腹中多“祕器”。

“身材”呈長方形盒狀,長1.5米,寬1米,高1.1米,周身金光閃閃,耀眼奪目。她的肩部有兩片可以打開的太陽能電池帆板,好似“黃金甲”上的披風。她的腿部是6個輪狀的移動裝置,好似哪吒腳下的“風火輪”。她還有一個長長的“耳朵”—地月對話通訊天線;4只敏鋭的“眼睛”—頭頂的導航相機與前後方的避障相機;一隻靈巧的“胳膊”—負責鑽孔、研磨和採樣的機械臂……

魏然介紹,“黃金甲”不是為好看,而是為了反射月球白晝的強光,降低晝夜温差,同時阻擋宇宙中各種高能粒子的輻射。所有這一切,都是為了支持和保護月球車的腹中“祕器”—紅外成像光譜儀、激光點陣器等10多套科學探測儀器。

中國月球車揭開神祕面紗

能幹能睡

連續14天工作14天“休眠”

月球繞地球轉一圈需要28天多,月球自轉也是28天。這意味着,月球上的一晝夜相當於地球上的28天。“古人把月亮稱為廣寒宮,一點都不假。月面夜間最低温度可以降至-180℃,電子設備根本無法工作。 ”探月工程副總指揮、探月與航天工程中心主任李本正説:“月球上的一晚上相當於地球上的14天,可謂‘長夜漫漫真難熬’! ”為此,科研人員為“玉兔”號精心設計了休眠模式—14天工作,14天“睡覺”。這種“日出而作,日入而息”的規律作息,極大地增強了“玉兔”號適應月表惡劣環境的生存能力。“不僅氣温低時要睡覺,氣温高時也要小憩。”測控系統主任設計師張波介紹,“白天時,‘玉兔’號月球車的太陽能電池帆板還要調整角度,避免被陽光照射得太熱。最熱的月午,月球車還要進行‘午休’。 ”“玉兔”號月球車設計壽命為3個月,這意味着她要經歷3個月球白天和3個月球黑夜。所有的工作,要在月球時間的“上午”和“下午”完成。

體質超棒

史上最嚴苛“車”全部中國造

“玉兔”號堪稱我國史上最難造的“車輛”—因為每一個環節,差不多都是一項技術創新。“玉兔”號堪稱我國史上最嚴苛的“車輛”—因為每一個部件都“錙銖必較”,超重5克以上要報總設計師批准。

整整xx年時間,一大批科研人員傾盡心血,完成了這個由移動、電源、熱控等8個分系統組成的傑作—能夠耐受月表真空、強輻射和高温差等極端環境的月球車。為了適應月球的惡劣“路況”,“玉兔”號對“車輪”要求極高。絞盡腦汁的科研人員曾拿出四輪、六輪、八輪以及履帶式等幾十種方案。最終,“六輪獨立驅動,四輪獨立轉向”的方案,憑藉高可靠和低重量的完美結合一舉勝出。

中國探月工程總設計師吳偉仁説:“玉兔”號實現了全部“中國製造”,國產率達到100%。

本領高強

能爬坡會越障耐受300℃温差

仰望夜空,明媚的月亮婀娜温情。然而,月亮之上,卻沒有想象中的浪漫。“月球重力是地球的六分之一,表面土壤非常鬆軟,凹凸不平,有石塊、有隕石坑,還有陡峭的高坡。在這種環境中,月球車既不能打滑,更不能翻車。 ”全程參與研製的主任設計師肖傑説。“玉兔”有4只“眼睛”,分別是全景相機和導航相機。通過相機觀察周圍環境,對月面障礙進行感知和識別,然後對巡視的路徑進行規劃。遇到超過20度的斜坡、高於20釐米的石塊或直徑大於2米的撞擊坑,能夠自主判斷安全避讓。月球車在月面“行走”風險重重,月壤細粒會大量揚起,形成月塵,一旦附着很難清除。月塵可能引起月球車很多故障,包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。

“‘玉兔’在月面巡視時採取自主導航和地面遙控的組合模式,不僅可以自主前進、轉彎、後退,還可以原地打轉、橫向側擺,確保在危機四伏的月面上暢行無阻。 ”肖傑説,

月球晝夜温差非常大,白晝時温度高達150℃,黑夜時低至-180℃。為適應極端環境,“玉兔”號月球車利用導熱流體迴路、隔熱組件、散熱面設計、電加熱器、同位素熱源,可耐受300攝氏度的温差。

世界首台無人駕駛月球車

左圖1970年11月17日,世界上第一台無人駕駛的月球車由前蘇聯發射的月球17號探測器送上月球。在月面“雨海”地區着陸後,它行駛了10.5公里,進行了10個半月的科學探測,考察了8萬平方米的月面,直至攜帶的能源耗盡,於1971年10月4日停止工作。

世界首台有人駕駛月球車

右圖1971年7月31日,美國“阿波羅15號”登上月球“雨海”地區的第二天,宇航員斯科特和歐文進行了航天史上首次有人駕駛的月球車行駛。兩名宇航員駕駛4輪月球車,在崎嶇不平的月球表面行駛了27.9公里,收集了77公斤月巖樣品,之後返回登月艙。