玉兔為省電 隔14天需休眠
[導(dǎo)讀]2013年11月26日，國防科工局宣布，備受矚目的中國首輛月球車――嫦娥三號(hào)巡視器，正式定名“玉兔號(hào)”?！坝裢锰?hào)”月球車，將實(shí)現(xiàn)中國人與月球首次“零距離接觸”的夢想。那么，“玉兔”將如何完成探月之旅呢？專家介
2013年11月26日，國防科工局宣布，備受矚目的中國首輛月球車――嫦娥三號(hào)巡視器，正式定名“玉兔號(hào)”?！坝裢锰?hào)”月球車，將實(shí)現(xiàn)中國人與月球首次“零距離接觸”的夢想。那么，“玉兔”將如何完成探月之旅呢？專家介紹，“玉兔”想要在月球上圓滿完成任務(wù)，需要闖過五道關(guān)。
難關(guān)1 14天“黑暗期”如何熬過？
月球繞地球轉(zhuǎn)一圈需要28天多，月球自轉(zhuǎn)也是28天。這意味著，月球上的一晝夜相當(dāng)于地球上的28天，月球上的一個(gè)夜晚相當(dāng)于地球上的14天。這意味著在長達(dá)近半個(gè)月的時(shí)間里，月球車無法指望太陽能供電，它究竟要怎樣開源節(jié)流，才能熬過漫長黑夜？
經(jīng)歷極低溫度后，“月夜喚醒”又是一個(gè)難題。
應(yīng)對(duì)：太陽能面板“暖寶”
為此，科研人員為“玉兔”號(hào)精心設(shè)計(jì)了休眠模式――14天工作，14天“睡覺”。
該“睡覺”的時(shí)候自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)養(yǎng)精蓄銳，該“起床”的時(shí)候又能自動(dòng)喚醒重新投入工作。這種“日出而作，日落而息”的規(guī)律作息，極大地增強(qiáng)了“玉兔”號(hào)適應(yīng)月表惡劣環(huán)境的生存能力。
中國空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間探測專業(yè)委員會(huì)副主任焦維新接受記者采訪時(shí)表示，對(duì)于一些特別嬌嫩的設(shè)備，車內(nèi)還專門準(zhǔn)備了“暖寶”――月球車將首次使用我國自主研制的原子能電池，接受嚴(yán)寒、酷暑的考驗(yàn)。
其熱控系統(tǒng)將通過同位素?zé)嵩?、隔?strong>組件、散熱面設(shè)計(jì)等組件，使工作時(shí)的艙內(nèi)溫度控制在20℃至55℃之間。
難關(guān)2 晝夜溫差高達(dá)330℃如何適應(yīng)？
“古人把月亮稱為廣寒宮，一點(diǎn)都不假。月面夜間最低溫度可以降至零下180℃，電子設(shè)備根本無法工作?！碧皆鹿こ谈笨傊笓]、探月與航天工程中心主任李本正接受媒體采訪時(shí)表示。
由于月球沒有大氣層，溫度的變化全由陽光直接決定，所以日間最高溫度可達(dá)150℃，晝夜溫差高達(dá)330℃。
應(yīng)對(duì)：太陽能翻板能調(diào)整角度
測控系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師張波介紹，“白天時(shí)，月球車的太陽能電池帆板要調(diào)整角度，避免被陽光照射得太熱。最熱的月午，月球車還要進(jìn)行‘午休’。”張 波介紹，“玉兔”號(hào)設(shè)計(jì)壽命為3個(gè)月，這意味著其要經(jīng)歷3個(gè)月球白天和3個(gè)月球黑夜。所有的工作，要在月球時(shí)間的“上午”和“下午”完成。
難關(guān)3 月球松軟灰塵可能進(jìn)入設(shè)備
月球車在月面“行走”風(fēng)險(xiǎn)重重。由于太陽紫外線輻射的影響，月壤細(xì)粒會(huì)周期性的升起，而月球重力僅為地球的1/6，月球車行走時(shí)更容易帶起大量 月壤細(xì)粒，形成月塵。月塵可能進(jìn)入甚至覆蓋月球車所載儀器設(shè)備，一旦附著很難清除。月塵可能引起月球車很多故障，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)卡死、密封機(jī)構(gòu)失效、光學(xué)系 統(tǒng)靈敏度下降等。
此外，由于月球重力僅為地球的1/6，這使得月球表面的土壤遠(yuǎn)比地球上松軟，月球車的行進(jìn)效率會(huì)降低。而低重力導(dǎo)致的摩擦系數(shù)降低，使得在月球上行走遠(yuǎn)比地球上容易打滑，這對(duì)月球車的控制系統(tǒng)提出了更高的要求。
應(yīng)對(duì)：控制姿勢等方式消除月塵
美國田納西大學(xué)的科學(xué)家們提出，利用磁場制作月球空氣過濾器的設(shè)想。利用多個(gè)永久磁鐵產(chǎn)生一個(gè)巨大的磁場，以吸附空氣中的月球塵埃微粒。而關(guān)掉過濾器，就能把塵土擦掉。
專家認(rèn)為，這為我國月球車的研制提供了一些新的思路。焦維新表示，月球車會(huì)通過控制姿勢等方式消除月塵。
難關(guān)4 崎嶇“月球路”玉兔坎坷行
全程參與研制的主任設(shè)計(jì)師肖杰說，月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常松軟，凹凸不平，有石塊、有隕石坑，還有陡峭的高坡。在這種環(huán)境中，月球車既不能打滑，更不能翻車。
想要克服這些困難，“玉兔”號(hào)必須具備“眼觀六路、耳聽八方”“獨(dú)立思考、自主判斷”的本領(lǐng)。
應(yīng)對(duì)：4只“眼睛”自主判斷安全避讓
肖杰介紹，“玉兔”號(hào)有4只“眼睛”，分別是全景相機(jī)和導(dǎo)航相機(jī)。通過相機(jī)觀察周圍環(huán)境，對(duì)月面障礙進(jìn)行感知和識(shí)別，然后對(duì)巡視的路徑進(jìn)行規(guī)劃。遇到超過20度的斜坡、高于20厘米的石塊或直徑大于2米的隕石坑，能夠自主判斷安全避讓。
難關(guān)5 遭受多種宇宙射線輻射
因?yàn)槿狈Υ髿?，登陸后的月球車將完全暴露在多種宇宙射線下，強(qiáng)烈的電磁輻射可能破壞電子遙控系統(tǒng)，這對(duì)接收系統(tǒng)的最大接收功率提出了相當(dāng)高的要求。
月球每天都會(huì)直接面對(duì)超新星與太陽風(fēng)暴等大量宇宙射線，而當(dāng)宇宙射線擊中月球表面時(shí)，會(huì)引發(fā)微型的核反應(yīng)，其結(jié)果就是月球表面也產(chǎn)生大批危險(xiǎn)的次級(jí)輻射。
應(yīng)對(duì)：身披“黃金甲”護(hù)腹中“秘器”
“玉兔”被設(shè)計(jì)為身披“黃金甲”，目的不是為好看，而是為了反射月球白晝的強(qiáng)光，降低晝夜溫差，同時(shí)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(hù)月球車的腹中“秘器”――紅外成像光譜儀、激光點(diǎn)陣器等10多套科學(xué)探測儀器。
難關(guān)1 14天“黑暗期”如何熬過？
月球繞地球轉(zhuǎn)一圈需要28天多，月球自轉(zhuǎn)也是28天。這意味著，月球上的一晝夜相當(dāng)于地球上的28天，月球上的一個(gè)夜晚相當(dāng)于地球上的14天。這意味著在長達(dá)近半個(gè)月的時(shí)間里，月球車無法指望太陽能供電，它究竟要怎樣開源節(jié)流，才能熬過漫長黑夜？
經(jīng)歷極低溫度后，“月夜喚醒”又是一個(gè)難題。
應(yīng)對(duì)：太陽能面板“暖寶”
為此，科研人員為“玉兔”號(hào)精心設(shè)計(jì)了休眠模式――14天工作，14天“睡覺”。
該“睡覺”的時(shí)候自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)養(yǎng)精蓄銳，該“起床”的時(shí)候又能自動(dòng)喚醒重新投入工作。這種“日出而作，日落而息”的規(guī)律作息，極大地增強(qiáng)了“玉兔”號(hào)適應(yīng)月表惡劣環(huán)境的生存能力。
中國空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間探測專業(yè)委員會(huì)副主任焦維新接受記者采訪時(shí)表示，對(duì)于一些特別嬌嫩的設(shè)備，車內(nèi)還專門準(zhǔn)備了“暖寶”――月球車將首次使用我國自主研制的原子能電池，接受嚴(yán)寒、酷暑的考驗(yàn)。
其熱控系統(tǒng)將通過同位素?zé)嵩?、隔?strong>組件、散熱面設(shè)計(jì)等組件，使工作時(shí)的艙內(nèi)溫度控制在20℃至55℃之間。
難關(guān)2 晝夜溫差高達(dá)330℃如何適應(yīng)？
“古人把月亮稱為廣寒宮，一點(diǎn)都不假。月面夜間最低溫度可以降至零下180℃，電子設(shè)備根本無法工作?！碧皆鹿こ谈笨傊笓]、探月與航天工程中心主任李本正接受媒體采訪時(shí)表示。
由于月球沒有大氣層，溫度的變化全由陽光直接決定，所以日間最高溫度可達(dá)150℃，晝夜溫差高達(dá)330℃。
應(yīng)對(duì)：太陽能翻板能調(diào)整角度
測控系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師張波介紹，“白天時(shí)，月球車的太陽能電池帆板要調(diào)整角度，避免被陽光照射得太熱。最熱的月午，月球車還要進(jìn)行‘午休’。”張 波介紹，“玉兔”號(hào)設(shè)計(jì)壽命為3個(gè)月，這意味著其要經(jīng)歷3個(gè)月球白天和3個(gè)月球黑夜。所有的工作，要在月球時(shí)間的“上午”和“下午”完成。
難關(guān)3 月球松軟灰塵可能進(jìn)入設(shè)備
月球車在月面“行走”風(fēng)險(xiǎn)重重。由于太陽紫外線輻射的影響，月壤細(xì)粒會(huì)周期性的升起，而月球重力僅為地球的1/6，月球車行走時(shí)更容易帶起大量 月壤細(xì)粒，形成月塵。月塵可能進(jìn)入甚至覆蓋月球車所載儀器設(shè)備，一旦附著很難清除。月塵可能引起月球車很多故障，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)卡死、密封機(jī)構(gòu)失效、光學(xué)系 統(tǒng)靈敏度下降等。
此外，由于月球重力僅為地球的1/6，這使得月球表面的土壤遠(yuǎn)比地球上松軟，月球車的行進(jìn)效率會(huì)降低。而低重力導(dǎo)致的摩擦系數(shù)降低，使得在月球上行走遠(yuǎn)比地球上容易打滑，這對(duì)月球車的控制系統(tǒng)提出了更高的要求。
應(yīng)對(duì)：控制姿勢等方式消除月塵
美國田納西大學(xué)的科學(xué)家們提出，利用磁場制作月球空氣過濾器的設(shè)想。利用多個(gè)永久磁鐵產(chǎn)生一個(gè)巨大的磁場，以吸附空氣中的月球塵埃微粒。而關(guān)掉過濾器，就能把塵土擦掉。
專家認(rèn)為，這為我國月球車的研制提供了一些新的思路。焦維新表示，月球車會(huì)通過控制姿勢等方式消除月塵。
難關(guān)4 崎嶇“月球路”玉兔坎坷行
全程參與研制的主任設(shè)計(jì)師肖杰說，月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常松軟，凹凸不平，有石塊、有隕石坑，還有陡峭的高坡。在這種環(huán)境中，月球車既不能打滑，更不能翻車。
想要克服這些困難，“玉兔”號(hào)必須具備“眼觀六路、耳聽八方”“獨(dú)立思考、自主判斷”的本領(lǐng)。
應(yīng)對(duì)：4只“眼睛”自主判斷安全避讓
肖杰介紹，“玉兔”號(hào)有4只“眼睛”，分別是全景相機(jī)和導(dǎo)航相機(jī)。通過相機(jī)觀察周圍環(huán)境，對(duì)月面障礙進(jìn)行感知和識(shí)別，然后對(duì)巡視的路徑進(jìn)行規(guī)劃。遇到超過20度的斜坡、高于20厘米的石塊或直徑大于2米的隕石坑，能夠自主判斷安全避讓。
難關(guān)5 遭受多種宇宙射線輻射
因?yàn)槿狈Υ髿?，登陸后的月球車將完全暴露在多種宇宙射線下，強(qiáng)烈的電磁輻射可能破壞電子遙控系統(tǒng)，這對(duì)接收系統(tǒng)的最大接收功率提出了相當(dāng)高的要求。
月球每天都會(huì)直接面對(duì)超新星與太陽風(fēng)暴等大量宇宙射線，而當(dāng)宇宙射線擊中月球表面時(shí)，會(huì)引發(fā)微型的核反應(yīng)，其結(jié)果就是月球表面也產(chǎn)生大批危險(xiǎn)的次級(jí)輻射。
應(yīng)對(duì)：身披“黃金甲”護(hù)腹中“秘器”
“玉兔”被設(shè)計(jì)為身披“黃金甲”，目的不是為好看，而是為了反射月球白晝的強(qiáng)光，降低晝夜溫差，同時(shí)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(hù)月球車的腹中“秘器”――紅外成像光譜儀、激光點(diǎn)陣器等10多套科學(xué)探測儀器。
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