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2013年12月04日13:35 | 中國(guó)發(fā)展門(mén)戶(hù)網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫(xiě)信 字號(hào)：T|T

“玉兔號(hào)”如何克服月球上超過(guò)攝氏300度的溫差挑戰(zhàn)？

“古人把月亮稱(chēng)為廣寒宮，一點(diǎn)都不假。月面夜間最低溫度可以降至攝氏零下180度，電子設(shè)備根本無(wú)法工作。”中國(guó)探月工程副總指揮、探月與航天工程中心主任李本正說(shuō)，“更要命的是，月球上的一晚上相當(dāng)于地球上的14天，可謂‘長(zhǎng)夜漫漫真難熬’！”

更糟糕的是，由于月球上的一天約相當(dāng)于地球上的28天，其中約14天會(huì)被太陽(yáng)連續(xù)暴曬，月球車(chē)面臨散熱難題；接下來(lái)的約14天又是連續(xù)月夜，在攝氏零下100多度的環(huán)境里，大部分電子設(shè)備無(wú)法工作，只能“冬眠”，還需要專(zhuān)門(mén)設(shè)備保持月球車(chē)的內(nèi)部溫度，防止設(shè)備被凍壞。要讓探測(cè)器同時(shí)適應(yīng)這兩種極端溫度，難度非常大。而且一旦夜晝交替，探測(cè)器還要從“冬眠”狀態(tài)中被“喚醒”，如何保證系統(tǒng)正常啟動(dòng)也是道難題。

“玉兔號(hào)”月球車(chē)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(qiáng)光，降低晝夜溫差，同時(shí)阻擋宇宙中各種高能粒子的輻射，從而支持和保護(hù)月球車(chē)上的紅外成像光譜儀、激光點(diǎn)陣器等10多套科學(xué)探測(cè)儀器。

按照科研人員的精心設(shè)計(jì)，“玉兔號(hào)”與人類(lèi)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(guò)它每天的工作時(shí)間相當(dāng)于地球上的14天，然后又會(huì)一覺(jué)睡14天。

漫漫長(zhǎng)夜之后，“玉兔號(hào)”怎么才能立刻點(diǎn)火工作呢？它需要一床御寒的“被子”和一個(gè)叫它起床工作的“鬧鐘”。承擔(dān)這兩項(xiàng)功能的是它的供電系統(tǒng)——太陽(yáng)翼。據(jù)“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器副總設(shè)計(jì)師賈陽(yáng)介紹，晚上，“玉兔號(hào)”的桅桿會(huì)收起來(lái)，太陽(yáng)翼也會(huì)扣上，“這個(gè)過(guò)程中相當(dāng)于把巡視器（月球車(chē)）散熱的途徑隔絕掉了。然后，當(dāng)陽(yáng)光逐漸從東邊起來(lái)，到達(dá)5度的高度時(shí)，巡視器就被喚醒了，進(jìn)入到第二天白天的正常工作。”

“不僅氣溫低時(shí)要睡覺(jué)，氣溫高時(shí)也要小憩。”測(cè)控系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師張波介紹，“白天時(shí)，‘玉兔號(hào)’月球車(chē)的太陽(yáng)能電池帆板還要調(diào)整角度，避免被陽(yáng)光照射得太熱。最熱的月午，月球車(chē)還要進(jìn)行‘午休’。”這種作息極大地增強(qiáng)了“玉兔號(hào)”適應(yīng)月表惡劣環(huán)境的能力。

對(duì)一些特別嬌嫩的設(shè)備，月球車(chē)內(nèi)還專(zhuān)門(mén)準(zhǔn)備了“暖寶”——核電池。核電池提供電能的時(shí)間非常長(zhǎng)，一個(gè)硬幣大小的核電池，就可使用5000年。這項(xiàng)技術(shù)如能成功，將使我國(guó)成為繼美俄之后，世界上第三個(gè)將核動(dòng)力應(yīng)用于太空探測(cè)的國(guó)家。

“玉兔號(hào)”如何在月球表面如履平地？

盡管整體來(lái)講虹灣地區(qū)比較平坦，但月球表面千萬(wàn)年來(lái)經(jīng)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(hào)”月球車(chē)有6個(gè)特制的輪子，而且移動(dòng)很慢——每小時(shí)最多走200米。

“這個(gè)輪子學(xué)名叫做篩網(wǎng)輪，能夠盡可能減輕重量。另外，這個(gè)車(chē)輪在設(shè)計(jì)上必須要有很大的接觸面積，摩擦系數(shù)也要很大，這樣它在月面才不會(huì)陷進(jìn)去，也不容易打滑。”“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器系統(tǒng)專(zhuān)家曾令斌說(shuō)。龐之浩介紹，由于輪子是網(wǎng)狀的，所以一邊行駛一邊可以把沙子漏掉。

除了表面用篩網(wǎng)，輪子每隔一段就會(huì)有一個(gè)鋸齒形的結(jié)構(gòu)，叫做棘爪，就像是兔爪上的指甲。月球上本沒(méi)有路，這些尖利的小爪子能夠幫助“玉兔號(hào)”穩(wěn)穩(wěn)地抓住月面，跨過(guò)溝溝坎坎。

遇到地面不平的情況時(shí)，“玉兔號(hào)”會(huì)通過(guò)搖臂調(diào)整重心。如果遇到較大的坡，它就會(huì)繞過(guò)去。全程參與“玉兔號(hào)”研制的主任設(shè)計(jì)師肖杰說(shuō)，“玉兔號(hào)”有4只“眼睛”，分別是全景相機(jī)和導(dǎo)航相機(jī)。通過(guò)相機(jī)“觀(guān)察”周?chē)h(huán)境，對(duì)月面障礙進(jìn)行感知和識(shí)別，然后對(duì)巡視的路徑進(jìn)行規(guī)劃。遇到超過(guò)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(chē)能夠自主判斷并安全避讓。

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