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對比美蘇探月技術 嫦娥玉兔探月不走尋常路

2014-01-03 13:37:43 來源:中國青年報
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直到38萬公里外的嫦娥三號著陸器和玉兔車都“睡”了,地球上的一些中國人仍有一個疑問:我們是不是在重復別人走過的路?

2013年12月15日4時,航天史被玉兔號月球車改寫——她用160秒走出了相當于一個半車體長的路程,人類自1972年阿波羅17號登月后,再無月球車在月面留下足印的記錄就此終結。

從2004年探月工程立項至今,探月工程二期探測器系統副總設計師賈陽親歷了10年歷程,從最開始對月面的認識“只能來源于美蘇”,到 “選擇美蘇沒去過的區域著陸、巡視,增加人類對月球的認識”。

嫦娥和玉兔都不是對蘇聯、美國探月任務的簡單重復。

一個直觀的細節是,玉兔車上采用的雙目立體視覺技術、自主導航避障技術等,41年前還根本不存在。嫦娥三號巡視器產品保證工程師王芳說,“無論是系統設計水平,還是平臺速度能力,玉兔與2003年發射的美國火星探測器好奇號和機遇號更有可比性,大量新技術的采用,降低了任務執行的風險,提高了可靠性。”

相比玉兔號的遙操作,第一輛月球車的“電視攝像操作”“弱爆了”

當玉兔車終于安睡,嫦娥三號巡視器主管設計師彭松松了一口氣,他慶幸玉兔車在尋找休眠點的路上躲過了重重風險。

彭松負責機構規劃,如果遙操作不慎,就會影響到全向天線接收地面指令,一旦斷了與地球的通信鏈路,斷了這根隔著38萬公里牽著玉兔號飛的“風箏線”,后果不堪設想。

43年前,當人類第一輛月球車蘇聯“月球車1號”從“月球17號”探測器轉移到月面時,也有一條窄束天線背在它的身上。相比之下,這條天線對全無自主導航能力的“月球車1號”來說,顯得更為致命。

探月工程總設計師吳偉仁告訴中國青年報記者,蘇聯當時對月球車采取的“電視攝像操作”方式今天看來是十分原始的:蘇聯專門組織了一個飛行員梯隊,5個人一組,輪班倒,每個人每天“開”8小時,而這些飛行員判斷行駛的依據,就是月球車通過天線傳下來的現場攝像。

對于這種手動駕駛方式,嫦娥三號巡視器遙操作副主任設計師吳克告訴記者,駕駛員對環境的認知難以精確判斷,如果前路有坑,什么時候避開坑,只能靠駕駛員估算,精度自然低。

相比之下,玉兔號的“遙操作”比蘇聯的方法更為精密周全,吳克告訴記者,其任務規劃分三個層次進行。

首先是戰略層次的任務規劃:依據全景相機拍攝30米內圖像,任務支持中心跟地面應用系統的科學家協商,科學家提出他們想去圖中哪些點,巡視器團隊從工程角度上判斷哪些點不能去,然后把科學家感興趣的探測目標串起來,形成軌跡。

其次是戰役層次的周期規劃:對這些點進行相對定位,將30米的軌跡分割成約7米一段。

最后是戰術層次的導航規劃:利用導航相機將要走的約7米路段進行拍攝,規劃出行駛路線。剩下的,就交給數字仿真系統去驗證。

當然,無論是月球車一號還是玉兔號,都有一段無法回避的斷線期。一旦月球車進入休眠,其與地面的聯系也隨之中斷。

蘇醒與否,部分取決于月塵這顆定時炸彈。

嫦娥三號巡視器綜合測試指揮權爽告訴記者,帶靜電的月塵,一旦被玉兔車吸附,很難清除,由此可能引發很多故障,如機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。

蘇聯的月球車2號就吃過這方面的虧。1973年1月,開到一個撞擊坑后,疏松的月壤使月球車2號輪子空轉,騰起的浮土覆蓋了其太陽能電池板和散熱器,導致月球車2號供電驟減、車內過熱,犧牲在月面。

極端溫度是月球車不得不面對的挑戰。吳偉仁說,玉兔車向著太陽這邊的3個輪子,照射的溫度最高達100多攝氏度,另3個被遮住的輪子,已是零下10多攝氏度,一米多一點的間距,溫差卻極大,而這早已在玉兔車設計時考慮到了,縱使“冰火二重天”,玉兔也能安然無恙。

編輯: 許海峰 標簽: 玉兔 嫦娥 探月工程 月球車 密封機構

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