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专家解读中国第一辆月球车——

巡天遥看“玉兔”号

  本报北京12月2日电

  记者 李光敏

  “着陆器通过反推发动机缓冲,在月面上徐徐降落,舱门打开,弹出斜梯。月球车缓缓舒展蜷缩的身体,调整好姿态,走出舱门,滑下斜梯,开始漫步月球……”中国科学院院士、探月工程高级顾问欧阳自远这样描述了“玉兔”号月球车登临月球的场景。

  今天凌晨,肩负我国首次登月任务的探测器嫦娥三号成功进入太空。不出意外的话,本月中旬左右,科学家想象中“玉兔登月”的一幕将成为现实。

  作为中国首辆月球车,“玉兔”号也使中国成为苏联之后第二个将无人月球车送上月球的国家。在欧阳自远眼里, “玉兔”号月球车堪称一款非常聪明的机器人,它可以依靠自主导航,选路线、上下坡、避障碍,走走停停,边走边“看”,并把它探测到的讯息传送回38万公里外的地球。

  全身上下都是创新

  浙江籍航天专家、中国空间技术研究院研究员庞之浩介绍,体形小而精是“玉兔”号的一大特点。相较于苏联的两辆分别重达700多公斤和800多公斤的月球车, “玉兔”号仅140公斤重,十分轻便。据了解,在研制过程中,月球车每一个部件超重5克以上就要报总设计师批准,堪称我国史上重量控制最严苛的“车辆”。

  “玉兔”号月球车副主任设计师魏然用这样4句话形容这位承载了华夏儿女探月梦想的“巡视者”:身披“黄金甲”,脚踩“风火轮”,肩插“太阳翼”,腹中“秘器”多。

  “玉兔”号长1.5米,宽1米,高1.1米,呈长方形盒状,金黄色;腿部有6个用于行走的轮子;肩部是两片可以打开的太阳能电池帆板;腹部则装置了包括测月雷达、红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器。

  “玉兔”号也堪称我国史上最难造的“车辆”。由于100%为“中国制造”,所以每一个环节,差不多都是一项技术创新。就拿金色“外衣”来说吧,别以为那是为了好看,事实上,它的作用在于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。

  月球重力是地球的六分之一,月壤非常松软,凹凸不平,石块、陨石坑遍布,还有陡峭的高坡。恶劣的“路况”对月球车的车轮要求极高,既不能打滑,更不能翻车。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,“六轮独立驱动,四轮独立转向”的方案胜出。

  “履带虽然爬坡能力比较强,但也比较沉,运载火箭的压力就会比较大,发射成本也更高。”庞之浩介绍,“现在有的国家在研制腿式月球车,相当于机器人似的用脚来走,越障能力较强,但缺点是走不快,效率不如轮式。”

  “‘玉兔’号六轮独立驱动,其中四个轮子可以独立转向,这使它可以前进、后退、越障、避障,能爬20度的坡,越过20厘米高的障碍物,遇到更复杂的,还可以绕着走。”庞之浩说,“玉兔”号轮子采用筛网装的设计,可以一边行走一边把沙子漏掉,这样,月壤不会粘在月球车上面。”

  广寒宫里求生存

  在中国古代的传说里,嫦娥居住的广寒宫是最寒冷的地方。这判断只对了一半。月球上的一天相当于地球上的14天,夜间极寒,最低温度可降至零下180摄氏度,白天却极热,最高可达150摄氏度。在月球上生存下来的难度,绝不亚于登上月球。

  按计划,“玉兔”号至少要工作3个月,约相当于月球的6个昼夜。如何在这3个月里熬过极寒和酷热两种极端天气曾经是困扰了科研人员很久的难题。最后,月球车两侧的太阳能电池帆板成为支撑月球车“生存”下来的法宝。科研人员巧妙地将其设计为可以伸缩的模式,白天发电时展开,夜晚则收起来。庞之浩说,收缩起来的太阳能电池帆板,正好“像一床被子”,把一切设备包裹起来,保障各种仪器不被冻坏。这时,月球车则依靠核电池的能量来保温,并维持与地面的通讯。

  中国探月工程总设计师吴伟仁今日向媒体透露,12月26日,月球车将迎来它的首次月夜休眠。休眠期过后,太阳能电池帆板将再次“伸展”它的“腰肢”,迎接新一天的阳光,给各种仪器的工作提供能量。

  眼观六路耳听八方

  松软的月面,崎岖不平的道路,随处可见的障碍物,都给“玉兔”号在月球上的“行走”带来极大困难。这就要求它得像人一样具备独立处理各种环境的能力,能够“眼观六路、耳听八方”“独立思考、自主判断”。

  探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任李本正介绍,月球车在月面巡视时采取自主导航和地面遥控的组合模式。

  全景相机和导航相机相当于“玉兔”的眼睛,它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,能够自主判断、安全避让。

  月球车有一条机械臂,仿佛“玉兔”一只灵巧的“胳膊”,它主要负责在月壤、月岩中勘探取样,供现场检测。底部安装的测月雷达,可发射雷达波探测30米厚的月球土壤结构,还可以对月球下面100米深的地方进行探测。“这是世界上其它国家从来没有做过的事情。”欧阳自远在接受媒体采访时说。

  在有限的3个月内,月球车将依靠各种设备进行高效工作,对月表进行三维光学成像、红外光谱分析,开展月壤厚度和结构科学探测,对月表物质主要元素进行现场分析等等。“这些都将为未来我们研究月球的起源、演变,开发月球资源奠定基础。”庞之浩说。


浙江日报 天下·看时事 00006 巡天遥看“玉兔”号 2013-12-03 3281075 2 2013年12月03日 星期二