“玉兔號”如何在月球表面如履平地?
盡管整體來講虹灣地區比較平坦,但月球表面千萬年來經歷隕石撞擊,遍布大大小小的隕石坑和石塊。為了避免在月球上“摔跤”或“崴腳”,“玉兔號”月球車有6個特制的輪子,而且移動很慢——每小時最多走200米。
“這個輪子學名叫做篩網輪,能夠盡可能減輕重量。另外,這個車輪在設計上必須要有很大的接觸面積,摩擦系數也要很大,這樣它在月面才不會陷進去,也不容易打滑。”“嫦娥三號”探測器系統專家曾令斌說。龐之浩介紹,由于輪子是網狀的,所以一邊行駛一邊可以把沙子漏掉。
除了表面用篩網,輪子每隔一段就會有一個鋸齒形的結構,叫做棘爪,就像是兔爪上的指甲。月球上本沒有路,這些尖利的小爪子能夠幫助“玉兔號”穩穩地抓住月面,跨過溝溝坎坎。
遇到地面不平的情況時,“玉兔號”會通過搖臂調整重心。如果遇到較大的坡,它就會繞過去。全程參與“玉兔號”研制的主任設計師肖杰說,“玉兔號”有4只“眼睛”,分別是全景相機和導航相機。通過相機“觀察”周圍環境,對月面障礙進行感知和識別,然后對巡視的路徑進行規劃。遇到超過20度的斜坡、高于20厘米的石塊或直徑大于2米的撞擊坑,月球車能夠自主判斷并安全避讓。
“玉兔號”是從40多個月球車中“脫穎而出”的
據探測器系統副總指揮兼副總設計師張玉花透露,“2007年國家任務定型的時候,月球車滿地跑,中國有40幾個月球車競爭比較。”40幾個月球車滿地跑,最后是怎么確定下來的呢?張玉花說,這個型號的巡視器和著陸器由一家單位研發,當時認為更合適,接口更好。如今,“玉兔號”月球車八個分系統中,有四個半是上海航天人研制的。
據中國月球探測車的先驅者、哈爾濱工業大學81歲教授劉暾介紹,作為中國首輛月球車,其關鍵技術有2項是由哈工大科研人員研制的,包括溫度調控系統技術和車輪構型、材質設計技術。“玉兔號”月球車實現了全部“中國制造”,國產率達100%。其中月球車溫度調控系統是哈工大的一項領先世界的先進技術。為適應極端環境,“玉兔號”月球車熱控分系統利用導熱流體回路、隔熱組件、散熱面設計、電加熱器、同位素熱源,可耐受攝氏零下180度至零上150度的極限溫度。工作時的艙內溫度可以控制在攝氏零下20度至零上50度之間。
劉暾介紹,月球車在月面“行走”時風險重重,車輪掀起的月壤細粒會大量揚起,形成月塵,一旦附著將很難清除。月塵可能引起月球車很多故障,包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。月球車的車輪形狀和材質成為一個很重要的解決月塵的關鍵點。為了確認哪種車輪的構型更適應月球環境,哪種材質更適合月球表面的環境,科研人員進行了幾千次的實驗。
外媒對“玉兔”行走月球甚是期待
法國《阿爾薩斯最新消息》報說,中國成功發射入軌的“嫦娥三號”探測器正攜帶“玉兔”奔向月球。此次任務標志著中國雄心勃勃的太空計劃邁出了關鍵一步。中國正努力實現其首次月面軟著陸,以期成為繼美國和蘇聯之后第三個成功接受這一挑戰的國家。法國新聞廣播電臺指出:“中國‘玉兔’月球車起飛了,它將在未來幾個月探測一個我們從未涉足的區域——月海虹灣。中國在實現征服太空的抱負方面正跨越一個重要階段。”
日本最大的太空開發網站“sorae.jp”稱,嫦娥三號是中國發射的第三個月球探測器,它承擔著中國首次月面著陸任務,并準備施放無人月球車,向月面行走發起挑戰。如能實現月面軟著陸,這將是1976年蘇聯“月球24號”探測器在月面著陸以來,時隔37年的又一壯舉。
巴西門戶網站UOL暢想道:到本世紀20年代,人們將會看到中國航天員在月球漫步,甚至會在月球長期停留。
挪威通訊社說,近些年來,中國和印度相對更加注重發展航天。中國探月和印度發射火星探測器,在當今太空探索方面樹立了重要里程碑。過去,只有美國和俄羅斯可以做這樣的事。
(參考資料:央視、新華網、中新網、人民網、環球時報、京華時報)