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揭秘月球車:請叫我機器人

未知 2019-07-18 10:53

  月球車並不是一輛車,而是一台長著輪子、能適應惡劣環境並開展科學探測的航天器,一個小型化、低功耗、高集成的機器人,一位帶著亞洲兒女夢想的高空巡視者。中國航天科技集團公司宇航部部長趙小津說。

  嫦娥三號月球巡視探測器由移動、結構與機構、導航控製、綜合電子、電源、熱控、測控數傳和有效載荷等分係統組成。從模型上看,它的大腦袋上有一個定向天線和幾個太陽敏感器,兩側為太陽翼,尾巴上很多天線,右後側是導航相機和全景相機。它腳踩六個風火輪似的移動裝置,腹部的秘器最多,包括紅外成像光譜儀、避障相機、機械臂、激光點陣器等。

  中華月球車由航天科技集團第五研究院主要負責研製,自重120公斤,可載重20公斤,壽命為3個月,可在月球上3公裏範圍內連續行走10公裏,具有自動避障等功能。月球車底下還裝有測月雷達,將切開月球下麵100米深度的地方進行探測。

揭秘月球車:請叫我機器人

  此外它還有一條機械臂,能在月壤、月岩中勘探取樣,供現場檢測。同時,月球車將太陽能和核能作為能源。由於月球晝夜間隔大約相當於地球上的14天,所以當黑夜降臨時,為防止車載儀器被零下100多攝氏度的低溫凍壞,月球車必須要借助核電池的能量來保溫,並維持與地麵的通訊。而當新的白晝來臨,電池就能重新依靠太陽能工作。

  包裹式睡眠保證過夜喚醒

  月球上的一天相當於地球上的27天多,月球晝夜間隔相當於地球上14天。並且,月球晝夜溫差大,白晝溫度高達130150攝氏度,夜間可下降到零下160零下180攝氏度。在經曆極低溫度後,過夜喚醒將是月球車遇到的最大一個難題。有專家認為,在月球上生存的難度不亞於登上月球,因為月球的夜晚溫度低、時間長,可謂長夜難熬。

  月球車至少要工作3個月以上,約相當於月球的6個晝夜。沒有太陽的時間很長,而著陸器和月球車都要靠太陽來發電工作,這個問題首先要解決。葉培建說。

  為解決這一問題,技術人員為月球車設計了可以伸縮的太陽能帆板,白天發電時展開,夜晚則收起來,正好將儀器設備包在裏麵。這種包裹式睡眠,有助於保證儀器不會失溫,保障各種儀器不被凍壞,並且有剩餘電力在月球上的第二天早晨自主醒來,展開太陽能帆板迎接新一天的陽光。此外,白天時,帆板還可以調整角度,避免被陽光照射得太熱。

  自主導航和地麵遙控組合進行

  為了實現在極端環境下的生存,月球車熱控分係統充分利用導熱流體回路、隔熱組件、散熱麵設計、電加熱器、同位素熱源等部件,可耐受零下180度至零上150度的極限溫度。工作時的艙內溫度可以控製在零下20度至零上50度之間。

揭秘月球車:請叫我機器人

  月麵鬆軟,崎嶇不平,障礙物很多。月球車能夠對月麵環境和障礙進行感知和識別,然後對巡視的路徑進行規劃。月球車在月麵巡視時采取自主導航和地麵遙控的組合模式。探月工程副總指揮、探月與航天工程中心主任李本正說。

  為加強安全係數,技術人員還給月球車設計了地麵支持係統,在地麵也可以控製月球車的行進方向與動作,月球車則將獲取的數據實時傳遞回地麵。通訊方麵也設計了雙保險,月球車可以直接與地麵進行通信,還可以通過著陸器跟地球之間通信,從而保證通訊暢通。

  在月球表麵巡視的3個月中,月球車將依靠各種先進設備對月表進行三維光學成像、紅外光譜分析,開展月壤厚度和結構的科學探測,對月表物質主要元素進行現場分析。它傳回來的數據,將幫助人們更直接、更準確地了解神秘的月亮。

  著陸 距月球4米時自由降落

  月球軟著陸器通過反推火箭緩衝,在月麵上徐徐降落,艙門打開,自動彈出斜梯。月球車緩舒展開蜷縮的身體,調整好姿態,走出艙門,滑下斜梯,開始漫步月球被譽為嫦娥之父的中國科學院院士、中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠,曾這樣描述中國月球車將來登臨月球的場景。

  到達月球軌道後,月球車將由著陸器背負,由變推力液體火箭發射器控製,通過各種光學、微波等敏感器測量,在月球表麵百米高度上進行懸停和平移,以規避岩石和深坑等障礙,選擇最佳著陸點緩慢降落月球表麵。中國航天科技集團公司宇航部部長趙小津說。

揭秘月球車:請叫我機器人

  由於月球表麵沒有空氣,因此月球車下降時需要開啟發動機,一邊落一邊往上推,慢慢落至距月球4米的位置,隨後熄滅發動機,儀器將采用自由落體的方式,軟著陸在月球上。同時,月球車將實現自主導航,並能指揮儀器進行操作,最後把數據傳回地球。

  探月工程副總指揮、探月與航天工程中心主任李本正介紹,嫦娥三號任務計劃於今年12月實施,實現我國航天器第一次在地外天體軟著陸和巡視探測。備受外界矚目的我國自主研製月球車,將首次實現與月球的零距離接觸。

  據了解,嫦娥三號承擔我國探月工程第二步落月任務。探月工程二期是我國探月工程繞、落、回三步走中的第二步,嫦娥三號將實現月麵軟著陸,開展就位探測和月麵巡視勘察。嫦娥三號攜帶的月球車將在月球表麵自主行走,進行巡視探測。

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