专家讲述:揭开“玉兔号”月球车的神秘面纱

作者:军事详情

  玉兔号,中国首辆月球车的官方名称,2013年11月26日上午9时,国防科工局新闻发布会宣布,肩负“落月”重担的“嫦娥三号”任务,运载火箭和探测器已转入西昌卫星发射中心发射现场。我国首辆月球车——嫦娥三号巡视器定名为“玉兔号”。

  “玉兔号”着陆地点为何选在虹湾区?

“玉兔号”月球车中国图片 1

  法国《阿尔萨斯最新消息》报说,中国成功发射入轨的“嫦娥三号”探测器正携带“玉兔”奔向月球。此次任务标志着中国雄心勃勃的太空计划迈出了关键一步。中国正努力实现其首次月面软着陆,以期成为继美国和苏联之后第三个成功接受这一挑战的国家。法国新闻广播电台指出:“中国‘玉兔’月球车起飞了,它将在未来几个月探测一个我们从未涉足的区域——月海虹湾。中国在实现征服太空的抱负方面正跨越一个重要阶段。”

  嫦娥三号月球车设计质量140千克,以太阳能为能源,能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境。月球车具备20度爬坡、20厘米越障能力,并配备有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器。

  “这个轮子学名叫做筛网轮,能够尽可能减轻重量。另外,这个车轮在设计上必须要有很大的接触面积,摩擦系数也要很大,这样它在月面才不会陷进去,也不容易打滑。”“嫦娥三号”探测器系统专家曾令斌说。庞之浩介绍,由于轮子是网状的,所以一边行驶一边可以把沙子漏掉。

  • 名称:“玉兔号”月球车
  • 发射日期:计划2013年12月上旬
  • 关注度:(4分)

  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。

结构特点使用情况

  “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。

结构特点

“玉兔号”的样机,呈长方形盒状,长1.5米,宽1米,高1.1米,周身金光闪闪,耀眼夺目。黄金甲”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,支持和保护月球车的腹中“秘器”——红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器。肩部有两片可以打开的太阳能电池帆板,她的腿部是六个轮状的移动装置,“玉兔号”对“车轮”要求极高。研制中,科研人员曾拿出四轮、六轮、八轮以及履带式等几十种方案。最终,确定为“六轮独立驱动,四轮独立转向”的方案。“玉兔号”上装有一个地月对话通讯天线;头顶的导航相机与前后方的避障相机;负责钻孔、研磨和采样的机械臂。

中国探月工程总设计师吴伟仁说:“玉兔号”实现了全部“中国制造”,国产率达到100%。

  12月2日凌晨,中国在西昌卫星发射中心成功将肩负首次登月任务的探测器“嫦娥三号”送入轨道。由着陆器和“玉兔号”月球车组成的“嫦娥三号”,预计于12月中旬在月球虹湾区软着陆。吴伟仁说,在月球实现软着陆是“嫦娥三号”探月任务中最难的一环。

使用情况

“嫦娥三号”任务作为探月工程二期主任务,将完成三大工程目标和三类科学探测任务。

三大工程目标包括:一是突破月面软着陆、月面巡视勘察、深空测控通信与遥操作、深空探测运载火箭发射等关键技术,提升航天技术水平;二是研制月面软着陆探测器和巡视探测器,建立地面深空站,获得包括运载火箭、月球探测器、发射场、深空测控站、地面应用等在内的功能模块,具备月面软着陆探测的基本能力;三是建立月球探测航天工程基本体系,形成重大项目实施的科学有效的工程方法。

三类科学探测任务:一是月表形貌与地质构造调查;二是月表物质成分和可利用资源调查;三是地球等离子体层探测和月基光学天文观测。

  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。

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  “玉兔号”是从40多个月球车中“脱颖而出”的

  “玉兔号”以太阳能为能源,具备20度爬坡、20厘米越障能力,并配备有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器。

  “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。

  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。

  “玉兔号”月球车是什么样的?

  除了表面用筛网,轮子每隔一段就会有一个锯齿形的结构,叫做棘爪,就像是兔爪上的指甲。月球上本没有路,这些尖利的小爪子能够帮助“玉兔号”稳稳地抓住月面,跨过沟沟坎坎。

  遇到地面不平的情况时,“玉兔号”会通过摇臂调整重心。如果遇到较大的坡,它就会绕过去。全程参与“玉兔号”研制的主任设计师肖杰说,“玉兔号”有4只“眼睛”,分别是全景相机和导航相机。通过相机“观察”周围环境,对月面障碍进行感知和识别,然后对巡视的路径进行规划。遇到超过20度的斜坡、高于20厘米的石块或直径大于2米的撞击坑,月球车能够自主判断并安全避让。

  中外月球车有何不同?

图片 3 资料图:火箭与嫦娥三号探测器分离

  月球车,学名“月面巡视探测器”,是一种能够在月球表面行驶并完成月球探测、考察、收集和分析样品等复杂任务的专用车辆。

  庞之浩指出,无人月球车难度更大,因为上面有很多仪器,要保证在无人的状态下行驶,仪器能正常工作;有人驾驶的月球车主要作为一个交通工具,扩大航天员在月球上的活动范围,上面基本没有什么仪器,由航天员驾驶起来也相对容易一些。

  中国空间技术研究院研究员庞之浩介绍说,迄今为止,世界上发射并成功运行的月球车有5辆,其中2辆是无人探测月球车,是苏联在上世纪70年代发射的“月球车”1号和2号;3辆是有人驾驶的月球车,分别由美国“阿波罗”15号、16号、17号登月时携带。

  巴西门户网站UOL畅想道:到本世纪20年代,人们将会看到中国航天员在月球漫步,甚至会在月球长期停留。

  “玉兔号”月球车重约140千克,呈长方形盒状,长1.5米,宽1米,高1.1米,周身金光闪闪,有6个轮子,由移动、导航控制、电源、热控、结构与机构、综合电子、测控数传、有效载荷8个分系统组成,业内人士形象地称之为“八仙过海,各显神通”。月球车副主任设计师魏然用4句话形容它:肩插“太阳翼”,脚踩“风火轮”,身披“黄金甲”,腹中“秘器”多。

  日本最大的太空开发网站“sorae.jp”称,嫦娥三号是中国发射的第三个月球探测器,它承担着中国首次月面着陆任务,并准备施放无人月球车,向月面行走发起挑战。如能实现月面软着陆,这将是1976年苏联“月球24号”探测器在月面着陆以来,时隔37年的又一壮举。

  尽管整体来讲虹湾地区比较平坦,但月球表面千万年来经历陨石撞击,遍布大大小小的陨石坑和石块。为了避免在月球上“摔跤”或“崴脚”,“玉兔号”月球车有6个特制的轮子,而且移动很慢——每小时最多走200米。

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