专家讲述“玉兔号”月球车的星际传奇

来源:央视网
2013-12-04 11:11:31

“玉兔号”着陆地点为何选在虹湾区?

这次“嫦娥三号”预定的月球着陆区“虹湾”,并不是真的海湾,而是像彩虹一样的巨型陨石坑壁。月球上有很多地方以“海”和“洋”命名。古人望月,以为看到的是海,其实不是。虹湾区位于月球北纬43度左右、西经31度左右,南北长约100千米、东西长约300千米。“比北京海淀区小一点,月球车探测的只是虹湾区的一部分,据专家介绍是5平方公里”,庞之浩说。

“严格来说,月球没有水,没有空气,也谈不上美”,焦维新说,在绘图时一般习惯把平坦的地方绘上蓝色,高一点的地方绘上黄色,再高一点的绘上红色,月球虹湾区整体低洼平坦,用常规方法绘出来就是一个美丽的海湾,“有点像我们的渤海湾”。

庞之浩介绍,之所以选择在虹湾区落月,是出于多种综合因素的考虑:一是这里比较平坦,落月比较安全;二是美苏的探测主要集中在月球赤道附近,虹湾仍是月球研究的空白,探测该区域非常有科学价值;三是能实现正面直接测控通讯;四是太阳光照较好,能保证探测器的太阳能电池板正常工作。

“玉兔号”如何克服月球上超过摄氏300度的温差挑战?

“古人把月亮称为广寒宫,一点都不假。月面夜间最低温度可以降至摄氏零下180度,电子设备根本无法工作。”中国探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任李本正说,“更要命的是,月球上的一晚上相当于地球上的14天,可谓‘长夜漫漫真难熬’!”

更糟糕的是,由于月球上的一天约相当于地球上的28天,其中约14天会被太阳连续暴晒,月球车面临散热难题;接下来的约14天又是连续月夜,在摄氏零下100多度的环境里,大部分电子设备无法工作,只能“冬眠”,还需要专门设备保持月球车的内部温度,防止设备被冻坏。要让探测器同时适应这两种极端温度,难度非常大。而且一旦夜昼交替,探测器还要从“冬眠”状态中被“唤醒”,如何保证系统正常启动也是道难题。

“玉兔号”月球车身披“黄金甲”,目的不是为了好看,而是为了反射月球白昼的强光,降低昼夜温差,同时阻挡宇宙中各种高能粒子的辐射,从而支持和保护月球车上的红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器。

按照科研人员的精心设计,“玉兔号”与人类的作息制度一样,也是日出而作、日落而息,白天还要午休,只不过它每天的工作时间相当于地球上的14天,然后又会一觉睡14天。

漫漫长夜之后,“玉兔号”怎么才能立刻点火工作呢?它需要一床御寒的“被子”和一个叫它起床工作的“闹钟”。承担这两项功能的是它的供电系统——太阳翼。据“嫦娥三号”探测器副总设计师贾阳介绍,晚上,“玉兔号”的桅杆会收起来,太阳翼也会扣上,“这个过程中相当于把巡视器(月球车)散热的途径隔绝掉了。然后,当阳光逐渐从东边起来,到达5度的高度时,巡视器就被唤醒了,进入到第二天白天的正常工作。”

“不仅气温低时要睡觉,气温高时也要小憩。”测控系统主任设计师张波介绍,“白天时,‘玉兔号’月球车的太阳能电池帆板还要调整角度,避免被阳光照射得太热。最热的月午,月球车还要进行‘午休’。”这种作息极大地增强了“玉兔号”适应月表恶劣环境的能力。

对一些特别娇嫩的设备,月球车内还专门准备了“暖宝”——核电池。核电池提供电能的时间非常长,一个硬币大小的核电池,就可使用5000年。这项技术如能成功,将使我国成为继美俄之后,世界上第三个将核动力应用于太空探测的国家。