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坑刨好啦 “玉兔”月球车进入休眠要睡到明年

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嫦娥三号最新消息:“嫦娥”和“玉兔”迎来登月后的首次月夜。12月25日和26日凌晨,嫦娥三号着陆器和巡视器将分别开始月夜休眠。休眠期间,系统断电并依靠同位素热源保持整器温度。在经历了大约14天的月夜后,“嫦娥”和“玉兔”号月球车将再通过光照自主进行唤醒,继续实施探测任务。

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22日凌晨,在地面技术人员的控制下,嫦娥三号着陆器与巡视器进行了第5次互拍,首次传回着陆器携带五星红旗的清晰全景照片,两器互拍任务圆满结束。随后,月球车“告别”着陆器,开始月面测试工作,并前往更远的区域继续月面巡视勘察。

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着陆器地形地貌相机拍摄的“玉兔号”月球车,她将远行并开展月面测试工作

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着陆器携带五星红旗的清晰全景照片12月26日,最低气温可达零下180摄氏度的月球之夜即将来到,在这之前,“玉兔”能否找到休眠点,关系着它能否在下一个月昼被安全唤醒。此前,观察者网曾经报道,科技人员前两天逐渐加大了嫦娥三号着陆器和玉兔号月球车的工作强度,以提高科学探测和月面测试效率

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“玉兔”刨坑

“能否找到休眠点,我心里有担忧。找到了,我心里就踏实了。”12月24日凌晨5时,在北京航天飞行控制中心,嫦娥三号巡视器副总设计贾阳跟记者说完,就匆匆往遥操作大厅赶去,他担心,能否在月夜来临前仅剩的两个测控弧段内,让“玉兔”走到休眠点。

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12月25日7时左右,着陆器在圣诞节的钟声中已进入月夜休眠;而走到着陆器南方40多米处的巡视器,则在12月26日1时左右,也开始月夜休眠。

这一觉,大约14天。对于嫦娥三号巡视器团队来说,这也意味着“月亮走,我也走”的通宵达旦的工作暂告一段落。这群平均年龄不到30岁的年轻航天人来自中国空间技术研究院,正是他们让“玉兔”可以做个好梦。

寻找休眠点,并不是“席地而眠”那么简单。“玉兔”对休眠点的要求极为苛刻,得满足车头方向、俯仰角度、滚动角度三个要求。“一是车头要朝南偏东,二是车身要头高尾低,三是要车身的左右侧倾在负2度到正1度之间。”嫦娥三号巡视器综合测试指挥王少林对记者介绍说,“玉兔”扑腾的两扇太阳翼,有一扇太阳翼在休眠时收起,另一扇则从软着陆打开以后就一直维持不动。“玉兔”将来能否从休眠中唤醒,就得靠这扇太阳翼。当下一个月昼来临,太阳照射角度和这扇太阳翼的夹角满足指定要求后,“玉兔”就会被叫醒。如果车身的左右侧倾角度偏差超过3度,“玉兔”的设备温度达不到设定值,就无法正常工作。如果车身向左侧倾得太多,那么太阳刚刚升起,“玉兔”就被唤醒,则设备温度过低;如果车身向右倾得太多,那么已日近月午,“玉兔”才被唤醒,则设备温度过高。“玉兔”的姿态偏差,还会影响到靠重力驱动的热控两相流体回路的工作,使其无法起到“暖宝”的效果。

月夜无情地迫近,在“玉兔”行进的路线上,巡视器团队没有找到完全符合要求的休眠点。命悬一线之际,“玉兔”抖出了撒手锏:刨坑。

在地球,冬天来到时,准备冬眠的扬子鳄,会在河边的土坡上刨坑,刨出冬眠的小窝。而“玉兔”刨坑可不只是为了有个窝。嫦娥三号探测器系统副总指挥兼副总设计师张玉花对记者介绍,刨坑实质上是为了调整“玉兔”自身姿态,满足休眠点对姿态角的要求。

在巡视器团队的控制下,“玉兔”的左侧车轮保持不动,右侧车轮沿不同方向打转,以此带起月壤,“刨”出一个坑。由此,本来过于左倾的“玉兔”,向右倾斜了大约3度。

一旦“玉兔”进入休眠,将会断绝与地面的一切联系。“对唤醒再担心也没用,因为地面无能为力,只有‘玉兔’自主苏醒了,才能恢复和地面的联系。”29岁的嫦娥三号巡视器主管设计师薛博说。

“但我们没什么压力,因为我们已在内场、外场充分进行过试验验证,而月面上的真实情况与我们的地面验证太像了。”嫦娥三号巡视器遥操作副主任设计师吴克说。

努力仿真月面环境的巡视器团队,首次建设了中国第一个规模最大、功能最强的巡视器室内试验场,并在库姆塔格沙漠开展外场试验,首次实现对巡视器的遥操作。

当“玉兔”在月球独自闯荡时,和它同一个“娘胎”出来的备份车,为它这个冲锋在前的兄弟,在地球一遍遍地完善遥操作策略。

在嫦娥三号发射后,巡视器团队仍在内场组织过多次寻找休眠点的试验认证,包括“刨坑”这个办法。“我们在地面的验证,覆盖了绝大多数月面上能遇到的情况。”28岁的嫦娥三号巡视器总体主管设计师王昊宇很自信。从2004年探月工程立项至今,贾阳亲历了10年历程,从最开始对月面的认识“只能来源于美苏”,到如今“连美苏没去过的区域我们也去了”,他的自信渐长。

“玉兔”的预期寿命是3个月,但贾阳说:“巡视器的各项功能在3个月内不会有明显退化,我们有信心工作得更长。”“到现在为止,所有我们想要发生的都发生了,所有我们不期望发生的,一件也没有发生。中国航天史上,没有哪个型号能做到像嫦娥三号这样,一个故障预案也没用,一台设备也没有切到备份,一个遥测参数异常也没有发生。这不仅是圆满成功,而是教科书般的完美。”贾阳说。

如果“玉兔”顺利度过月夜,等它被唤醒,已是大约2014年1月11日。随后,“玉兔”将进入正式的月面工作阶段。

12月25日凌晨,张玉花发短信祝贾阳圣诞快乐。贾阳回复,“我在尽情等待月夜。”对于这位老伙计的心情,张玉花再了解不过,她回道:“月夜不可期,忐忑候月昼。”

好梦,玉兔,好梦,中国航天人。正如贾阳所说,他们这群中国航天人,是在“用理性的手段实现感性的梦”。昨天是西方节日圣诞节,收音机前的你可能都和亲人、朋友度过了一个欢乐的节日。在这个喜庆的日子里,还有两位离我们很远的面孔,还在紧张的工作的着。没错,她们就是刚刚发射不到一个月的“嫦娥三号”着陆器和“玉兔”号月球车。

从14日抵达月球到今天,“嫦娥三号”在广寒宫迎来了它的首次月夜。“广寒宫”,这个称呼真不是徒有虚名,它的寒冷能达到零下180摄氏度,同时,所谓“天上一日,地下一年”----虽然月亮上的一个夜晚,不会有地球上的半年那么久,但由于地球、月球自转周期的不同,一个月夜也相当于地球上的 14天之多。

如何为嫦娥三号保暖,确保仪器设备,尤其是确保巡视器“玉兔号”在14天后仍能正常运转,就成为“当务之急”。远在38万公里外的“玉兔号”究竟携带了哪些制胜法宝帮助它安然度过漫漫长夜?

法宝1:理想的地点

就像动物冬眠选择避风、朝阳的山洞,玉兔号也会在月面上寻找一个合适的向阳坡。这主要是为了确保在太阳重新升起后,玉兔号能够被顺利唤醒。

嫦娥三号巡视器总体主任设计师申振荣:所谓的姿态也是考虑到唤醒的时候,太阳光应该尽量从它的东边来,而且东边要照射到玉兔号的太阳翼,使巡视器获得能源,这样它才能够启动自主唤醒的程序。

玉兔号的理想休眠地点,要满足“滚动、俯仰、偏航”这三方向的姿态要求,除了车头要朝南稍偏东,车头高车尾低以外,更困难的是要求车体的左右侧倾在负2度到正1度之间。根据玉兔号传回的信息,在它行进的路线上没有找到完全符合月夜休眠点要求的地方。申振荣说,玉兔号就利用单侧车轮行进,人为“刨坑”的方式创造出理想的地点:

申振荣:把高的这一侧车轮进行原地转动,另一侧保持静止,这样可以把姿态调成需要的角度,就是俗称“刨坑”这种措施,这样不是就调整姿态就满足了整个过月夜对三个方向姿态的要求,就是确认这个点是可以过月夜的点这样一个过程。

法宝2:同位素电池

一般动物冬眠,都会狠狠大吃一顿,饱饱地去睡觉。“玉兔”也不例外,肚子里也是有货的----这就是同位素电池,利用核能来为“玉兔号”内部的设备保温。申振荣介绍:

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