“玉兔號”著陸地點為何選在虹灣區?
這次“嫦娥三號”預定的月球著陸區“虹灣”,并不是真的海灣,而是像彩虹一樣的巨型隕石坑壁。月球上有很多地方以“海”和“洋”命名。古人望月,以為看到的是海,其實不是。虹灣區位于月球北緯43度左右、西經31度左右,南北長約100千米、東西長約300千米。“比北京海淀區小一點,月球車探測的只是虹灣區的一部分,據專家介紹是5平方公里”,龐之浩說。
“嚴格來說,月球沒有水,沒有空氣,也談不上美”,焦維新說,在繪圖時一般習慣把平坦的地方繪上藍色,高一點的地方繪上黃色,再高一點的繪上紅色,月球虹灣區整體低洼平坦,用常規方法繪出來就是一個美麗的海灣,“有點像我們的渤海灣”。
龐之浩介紹,之所以選擇在虹灣區落月,是出于多種綜合因素的考慮:一是這里比較平坦,落月比較安全;二是美蘇的探測主要集中在月球赤道附近,虹灣仍是月球研究的空白,探測該區域非常有科學價值;三是能實現正面直接測控通訊;四是太陽光照較好,能保證探測器的太陽能電池板正常工作。
“玉兔號”如何克服月球上超過攝氏300度的溫差挑戰?
“古人把月亮稱為廣寒宮,一點都不假。月面夜間最低溫度可以降至攝氏零下180度,電子設備根本無法工作。”中國探月工程副總指揮、探月與航天工程中心主任李本正說,“更要命的是,月球上的一晚上相當于地球上的14天,可謂‘長夜漫漫真難熬’!”
更糟糕的是,由于月球上的一天約相當于地球上的28天,其中約14天會被太陽連續暴曬,月球車面臨散熱難題;接下來的約14天又是連續月夜,在攝氏零下100多度的環境里,大部分電子設備無法工作,只能“冬眠”,還需要專門設備保持月球車的內部溫度,防止設備被凍壞。要讓探測器同時適應這兩種極端溫度,難度非常大。而且一旦夜晝交替,探測器還要從“冬眠”狀態中被“喚醒”,如何保證系統正常啟動也是道難題。
“玉兔號”月球車身披“黃金甲”,目的不是為了好看,而是為了反射月球白晝的強光,降低晝夜溫差,同時阻擋宇宙中各種高能粒子的輻射,從而支持和保護月球車上的紅外成像光譜儀、激光點陣器等10多套科學探測儀器。
按照科研人員的精心設計,“玉兔號”與人類的作息制度一樣,也是日出而作、日落而息,白天還要午休,只不過它每天的工作時間相當于地球上的14天,然后又會一覺睡14天。
漫漫長夜之后,“玉兔號”怎么才能立刻點火工作呢?它需要一床御寒的“被子”和一個叫它起床工作的“鬧鐘”。承擔這兩項功能的是它的供電系統——太陽翼。據“嫦娥三號”探測器副總設計師賈陽介紹,晚上,“玉兔號”的桅桿會收起來,太陽翼也會扣上,“這個過程中相當于把巡視器(月球車)散熱的途徑隔絕掉了。然后,當陽光逐漸從東邊起來,到達5度的高度時,巡視器就被喚醒了,進入到第二天白天的正常工作。”
“不僅氣溫低時要睡覺,氣溫高時也要小憩。”測控系統主任設計師張波介紹,“白天時,‘玉兔號’月球車的太陽能電池帆板還要調整角度,避免被陽光照射得太熱。最熱的月午,月球車還要進行‘午休’。”這種作息極大地增強了“玉兔號”適應月表惡劣環境的能力。
對一些特別嬌嫩的設備,月球車內還專門準備了“暖寶”——核電池。核電池提供電能的時間非常長,一個硬幣大小的核電池,就可使用5000年。這項技術如能成功,將使我國成為繼美俄之后,世界上第三個將核動力應用于太空探測的國家。