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资料:中国月球车耐300度温差 自主避障碍(图)

来源:中国新闻网
第1页 :揭秘中国首辆月球车:耐300度温差 自主避让障碍
11月26日,国防科工局对外宣布,我国首辆月球车——嫦娥三号巡视器命名“玉兔号”。图为“玉兔号”月球车1:2模型。记者张晓祺摄
11月26日,国防科工局对外宣布,我国首辆月球车——嫦娥三号巡视器命名“玉兔号”。图为“玉兔号”月球车1:2模型。记者张晓祺摄

  
  揭秘中国首辆月球车:耐300度温差 自主避让障碍

  中新网11月26日电 据中国军网记者频道报道,“嫦娥”怀抱“玉兔”,飞天奔向月宫……中华民族这个古老美丽的神话传说,如今即将成为现实。

  11月26日,国防科工局宣布,肩负落月重任的嫦娥三号计划12月上旬择机发射,备受瞩目的中国首辆月球车——嫦娥三号巡视器,正式定名“玉兔号”。

  浩瀚苍穹,璀璨群星,又将见证属于中国的“太空大片”。这部大片的主角——“玉兔号”月球车,将实现中国人与月球首次“零距离接触”的梦想。

  那么,现实版“玉兔”究竟啥模样?如何进行探月之旅?又会完成哪些科学任务?嫦娥三号任务序幕徐徐开启之际,本报记者带您一探究竟,揭开中国首辆月球车的神秘面纱。

  相貌很威武——

  体重140公斤,周身金光闪闪,能“眼观六路”“耳听八方”

  “玉兔号”,这个可爱的名字,让人不禁对中国首辆月球车遐想翩翩。

  第一眼见到“玉兔号”的样机,记者脑海中蹦出两个字:威武!

  “从外观看,样机与真机一模一样。”副主任设计师魏然用4句话来形容这个140公斤重的“宝贝疙瘩”:肩插“太阳翼”,脚踩“风火轮”,身披“黄金甲”,腹中“秘器”多。

  细细端详,果不其然——

  “身材”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。她的肩部有两片可以打开的太阳能电池帆板,好似“黄金甲”上的披风。她的腿部是六个轮状的移动装置,好似哪吒脚下的“风火轮”。

  此外,她还有一个长长的“耳朵”——地月对话通讯天线;4只敏锐的“眼睛”——头顶的导航相机与前后方的避障相机;一只灵巧的“胳膊”——负责钻孔、研磨和采样的机械臂……

  魏然介绍,身披“黄金甲”,目的不是为好看,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。所有这一切,都是为了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。

  “‘玉兔号’是一台长着轮子、能适应恶劣环境并开展科学探测的航天器,一个智能化、低功耗、高集成的机器人,一位承载华夏儿女探月梦想的巡视者。”谈起中国首辆月球车,航天科技集团公司宇航部部长赵小津如是说。

  工艺很苛刻——

  每个部件“锱铢必较”,全部实现“中国制造”,国产率达100%

  “玉兔”的相貌超乎想象,建造之难也超乎想象。

  从技术难度上来看,“玉兔号”堪称我国史上最难造的“车辆”——因为每一个环节,差不多都是一项技术创新。

  从制造工艺上来讲,“玉兔号”堪称我国史上最严苛的“车辆”——因为每一个部件都“锱铢必较”,超重5克以上要报总设计师批准。

  从零起步,满目空白。整整10年时间,一大批科研人员倾尽心血,完成了这个由移动、电源、热控等8个分系统组成的“杰作”——能够耐受月表真空、强辐射和高温差等极端环境的月球车。

  试举一例,为了适应月球恶劣“路况”,“玉兔号”对“车轮”要求极高。仅此一项攻关,科研人员就绞尽脑汁。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,凭借高可靠和低重量的完美结合一举胜出。

  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%。

  本领很高强——

  具备20度爬坡、20厘米越障能力,可耐受300摄氏度温差

  仰望夜空,明媚的月亮婀娜温情。然而,月亮之上,却没有想象中的浪漫。无风、无雨、无空气,而且冷热剧变,这就是真实的月面环境。

  “月球重力是地球的六分之一,表面土壤非常松软,凹凸不平,有石块、有陨石坑,还有陡峭的高坡。在这种环境中,月球车既不能打滑,更不能翻车。”全程参与研制的主任设计师肖杰说。

  想要克服这些困难,“玉兔号”必须具备“眼观六路、耳听八方”“独立思考、自主判断”的本领。

  肖杰介绍,“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,能够自主判断安全避让。

  月球车在月面“行走”风险重重,月壤细粒会大量扬起,形成月尘,一旦附着很难清除。月尘可能引起月球车很多故障,包括机械结构卡死、密封机构失效、光学系统灵敏度下降等。

  在月表形貌综合模拟试验控制室,记者看到一片高低起伏的绵软“沙子”。为模拟月球环境,科研人员特地从长白山运回与月球表面物质成分相近的火山灰,并通过钢丝吊挂月球车,模拟微重力环境。

  “我们试验了几千次,就是为了确认哪种车轮的构型更适应月球环境。”肖杰说,“‘玉兔号’在月面巡视时采取自主导航和地面遥控的组合模式,不仅可以自主前进、转弯、后退,还可以原地打转、横向侧摆,确保在危机四伏的月面上畅行无阻。”

  此外,月球昼夜温差非常大,白昼时温度高达150摄氏度,黑夜时低至零下180摄氏度。为适应极端环境,“玉兔号”月球车利用导热流体回路、隔热组件、散热面设计、电加热器、同位素热源,可耐受300摄氏度的温差。

  作息很规律——

  日出而作,日入而息,一觉14天,白天需午休,寿命3个月

  “休息,是为了更好地工作。”这句名言用在“玉兔号”身上,显得非常贴切。

  众所周知,月球绕地球转一圈需要28天多,月球自转也是28天。这意味着,月球上的一昼夜相当于地球上的28天。

  “古人把月亮称为广寒宫,一点都不假。月面夜间最低温度可以降至零下180摄氏度,电子设备根本无法工作。”探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任李本正说,“更要命的是,月球上的一晚上相当于地球上的14天,可谓‘长夜漫漫真难熬’!”

  为此,科研人员为“玉兔号”精心设计了休眠模式——14天工作,14天“睡觉”。

  该“睡觉”的时候自动进入休眠状态养精蓄锐,该“起床”的时候又能自动唤醒重新投入工作。这种“日出而作,日入而息”的规律作息,极大地增强了“玉兔号”适应月表恶劣环境的生存能力。

  经历极低温度后,“月夜唤醒”是一个难题。科研人员为月球车设计了可伸缩的太阳能电池帆板,白天工作时展开,夜晚则收起来,将仪器设备包在里面。这种“包裹式睡眠”,有助于保护各种仪器不被冻坏,确保月球车有剩余电力“自主醒来”,重新展开太阳能电池帆板迎接阳光。

  对于一些特别娇嫩的设备,车内还专门准备了“暖宝”——核电池。资料显示,核电池提供电能时间非常长,一个硬币大小的核电池,就可以使用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。

  “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’。”

  张波告诉记者,“玉兔号”月球车设计寿命3个月,这意味着她要经历3个月球白天和3个月球黑夜。所有的工作,要在月球时间的“上午”和“下午”完成。

  工作很高效——

  承担数十项科学探测任务,“零距离”接触38万公里外神秘月亮

  “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“玉兔号”月球车登临月球的场景。

  “此前,‘玉兔号’月球车由着陆器背负,通过光学、微波等敏感器测量,在月球上空悬停、平移、避障,选择最佳着陆点安全降落月球表面。”欧阳自远说,“在这个过程中,着陆器将采取路径优、燃料省、误差小的模式实现安全着陆。”

  欧阳自远说,“玉兔号”月球车堪称一款非常聪明的机器人,依靠自主导航,选路线、上下坡、避障碍,走走停停,边走边“看”,并把探测到的数据自动传回地球,帮助人类更加直接、更加准确地了解38万公里外神秘美丽的月亮。

  据介绍,“玉兔号”月球车底部安装了一台测月雷达,可发射雷达波探测二三十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。“这是世界上其他国家从来没有做过的事情。”欧阳自远说。

  “静若处子,动若脱兔。”有限的时间,迫使“玉兔号”月球车高效工作——依靠各种先进设备,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。

  “嫦娥”即将启程奔月,祝福“玉兔”一路精彩!

  

news.sohu.com false 中国新闻网 http://www.chinanews.com/mil/2013/11-26/5549677.shtml report 6550 揭秘中国首辆月球车:耐300度温差自主避让障碍11月26日,国防科工局对外宣布,我国首辆月球车——嫦娥三号巡视器命名“玉兔号”。图为“玉兔号”月球车1:2模型。
(责任编辑:UN988) 原标题:资料:中国月球车耐300度温差 自主避障碍(图)

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