“玉兔”号月球车登月后的首次月夜
2014-11-03 01:07:20   来源:化石网   评论:0 点击:

在没有阳光的夜晚,月球表面平均温度可低至零下180摄氏度。图为中国第一辆月球车玉兔号在月球上。 12月26日,最低气温可达零下180摄氏度的月球之夜即将来到,这是玉兔号月球车登月后的首次月夜。在这之前,玉兔


 

在没有阳光的夜晚,月球表面平均温度可低至零下180摄氏度。图为中国第一辆月球车“玉兔”号在月球上。

 

    12月26日,最低气温可达零下180摄氏度的月球之夜即将来到,这是“玉兔”号月球车登月后的首次月夜。在这之前,“玉兔”能否找到休眠点,关系着它能否在下一个月昼被安全唤醒。

 

    “能否找到休眠点,我心里有担忧。找到了,我心里就踏实了。”12月24日凌晨5时,在北京航天飞行控制中心,嫦娥三号巡视器副总设计贾阳跟中国青年报记者说完,就匆匆往遥操作大厅赶去,他担心,能否在月夜来临前仅剩的两个测控弧段内,让“玉兔”走到休眠点。

 

    12月25日7时左右,着陆器在圣诞节的钟声中已进入月夜休眠;而走到着陆器南方40多米处的巡视器,则在12月26日1时左右,也将开始月夜休眠。

 

    这一觉,大约14天。对于嫦娥三号巡视器团队来说,这也意味着“月亮走,我也走”的通宵达旦的工作暂告一段落。这群平均年龄不到30岁的年轻航天人来自中国空间技术研究院,正是他们让“玉兔”可以做个好梦。

 

    寻找休眠点,并不是“席地而眠”那么简单。“玉兔”对休眠点的要求极为苛刻,得满足车头方向、俯仰角度、滚动角度三个要求。“一是车头要朝南偏东,二是车身要头高尾低,三是要车身的左右侧倾在负2度到正1度之间。”嫦娥三号巡视器综合测试指挥王少林对记者介绍说,“玉兔”扑腾的两扇太阳翼,有一扇太阳翼在休眠时收起,另一扇则从软着陆打开以后就一直维持不动。“玉兔”将来能否从休眠中唤醒,就得靠这扇太阳翼。

 

    当下一个月昼来临,太阳照射角度和这扇太阳翼的夹角满足指定要求后,“玉兔”就会被叫醒。如果车身的左右侧倾角度偏差超过3度,“玉兔”的设备温度达不到设定值,就无法正常工作。如果车身向左侧倾得太多,那么太阳刚刚升起,“玉兔”就被唤醒,则设备温度过低;如果车身向右倾得太多,那么已日近月午,“玉兔”才被唤醒,则设备温度过高。“玉兔”的姿态偏差,还会影响到靠重力驱动的热控两相流体回路的工作,使其无法起到“暖宝”的效果。

 

    月夜无情地迫近,在“玉兔”行进的路线上,巡视器团队没有找到完全符合要求的休眠点。命悬一线之际,“玉兔”抖出了撒手锏:刨坑。

 

    在地球,冬天来到时,准备冬眠的扬子鳄,会在河边的土坡上刨坑,刨出冬眠的小窝。而“玉兔”刨坑可不只是为了有个窝。嫦娥三号探测器系统副总指挥兼副总设计师张玉花对记者介绍,刨坑实质上是为了调整“玉兔”自身姿态,满足休眠点对姿态角的要求。

 

    在巡视器团队的控制下,“玉兔”的左侧车轮保持不动,右侧车轮沿不同方向打转,以此带起月壤,“刨”出一个坑。由此,本来过于左倾的“玉兔”,向右倾斜了大约3度。

 

    一旦“玉兔”进入休眠,将会断绝与地面的一切联系。“对唤醒再担心也没用,因为地面无能为力,只有‘玉兔’自主苏醒了,才能恢复和地面的联系。”29岁的嫦娥三号巡视器主管设计师薛博说。

 

    “但我们没什么压力,因为我们已在内场、外场充分进行过试验验证,而月面上的真实情况与我们的地面验证太像了。”嫦娥三号巡视器遥操作副主任设计师吴克说。

 

    努力仿真月面环境的巡视器团队,首次建设了中国第一个规模最大、功能最强的巡视器室内试验场,并在库姆塔格沙漠开展外场试验,首次实现对巡视器的遥操作。

 

    当“玉兔”在月球独自闯荡时,和它同一个“娘胎”出来的备份车,为它这个冲锋在前的兄弟,在地球一遍遍地完善遥操作策略。

 

    在嫦娥三号发射后,巡视器团队仍在内场组织过多次寻找休眠点的试验认证,包括“刨坑”这个办法。“我们在地面的验证,覆盖了绝大多数月面上能遇到的情况。”28岁的嫦娥三号巡视器总体主管设计师王昊宇很自信。

 

    从2004年探月工程立项至今,贾阳亲历了10年历程,从最开始对月面的认识“只能来源于美苏”,到如今“连美苏没去过的区域我们也去了”,他的自信渐长。

 

    “玉兔”的预期寿命是3个月,但贾阳说:“巡视器的各项功能在3个月内不会有明显退化,我们有信心工作得更长。”

 

    “到现在为止,所有我们想要发生的都发生了,所有我们不期望发生的,一件也没有发生。中国航天史上,没有哪个型号能做到像嫦娥三号这样,一个故障预案也没用,一台设备也没有切到备份,一个遥测参数异常也没有发生。这不仅是圆满成功,而是教科书般的完美。”贾阳说。

 

    如果“玉兔”顺利度过月夜,等它被唤醒,已是大约2014年1月11日。随后,“玉兔”将进入正式的月面工作阶段。

 

    12月25日凌晨,张玉花发短信祝贾阳圣诞快乐。贾阳回复,“我在尽情等待月夜。”对于这位老伙计的心情,张玉花再了解不过,她回道:“月夜不可期,忐忑候月昼。”

 

    好梦,玉兔,好梦,中国航天人。正如贾阳所说,他们这群中国航天人,是在“用理性的手段实现感性的梦”。

 

▇ 事实+

 

 

月球自转周期和公转周期一样,因此白天和夜晚都是半个月。

 

    月球上几乎没有大气结构,其表面处于接近真空的环境,显然也不可能有云层存在,因此月球表面从来都没有阴天,这对月球表面的探测车而言似乎是个好消息,但是当太阳“下山”之后,月球车将面对长达半个月的黑暗,也就是说月球的一个昼夜为一个地球月左右,地球上的两周相当于月球上一个白天或者黑夜。也正是由于缺乏大气的保温作用,月球表面夜晚的平均温度可低至零下180多摄氏度,这对于月球表面的探测器是一个非常大的考验。

 

腾讯科学(综合 中国青年报)2013-12-27 

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