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月球车“玉兔号”:耐300度温差 自主避障碍

2013年12月02日 06:36
来源:今日早报

月球车“玉兔号”:耐300度温差自主避障碍

浩瀚苍穹,璀璨群星,又将见证属于中国的“太空大片”。这部大片的主角——“玉兔号”月球车,将实现中国人与月球首次“零距离接触”的梦想。那么,现实版“玉兔”究竟是啥模样?记者为您揭开中国首辆月球车的神秘面纱。

相貌很威武——

体重140公斤,周身金光闪闪,

能“眼观六路”“耳听八方”

第一眼见到“玉兔号”的样机,记者脑海中蹦出两个字:威武!

“从外观看,样机与真机一模一样。”副主任设计师魏然用4句话来形容这个140公斤重的“宝贝疙瘩”:肩插“太阳翼”,脚踩“风火轮”,身披“黄金甲”,腹中“秘器”多。

细细端详,果不其然——“身材”呈长方形盒状,长1.5米,宽1米,高1.1米,周身金光闪闪,耀眼夺目。她的肩部有两片可以打开的太阳能电池帆板,好似“黄金甲”上的披风。她的腿部是六个轮状的移动装置,好似哪吒脚下的“风火轮”。此外,她还有一个长长的“耳朵”——地月对话通讯天线;4只敏锐的“眼睛”——头顶的导航相机与前后方的避障相机;一只灵巧的“胳膊”——负责钻孔、研磨和采样的机械臂……

魏然介绍,身披“黄金甲”,目的不是为好看,而是为了反射月球白昼的强光,降低昼夜温差,同时阻挡宇宙中各种高能粒子的辐射。所有这一切,都是为了支持和保护月球车的腹中“秘器”——红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器。

“‘玉兔号’是一台长着轮子、能适应恶劣环境并开展科学探测的航天器,一个智能化、低功耗、高集成的机器人,一位承载华夏儿女探月梦想的巡视者。”谈起中国首辆月球车,航天科技集团公司宇航部部长赵小津如是说。

工艺很苛刻——

每个部件“锱铢必较”,全部实现“中国制造”,国产率达100%

“玉兔”的相貌超乎想象,建造之难也超乎想象。

从技术难度上来看,“玉兔号”堪称我国史上最难造的“车辆”——因为每一个环节,差不多都是一项技术创新。从制造工艺上来讲,“玉兔号”堪称我国史上最严苛的“车辆”——因为每一个部件都“锱铢必较”,超重5克以上要报总设计师批准。从零起步,满目空白。整整10年时间,一大批科研人员倾尽心血,完成了这个由移动、电源、热控等8个分系统组成的“杰作”——能够耐受月表真空、强辐射和高温差等极端环境的月球车。

试举一例,为了适应月球恶劣“路况”,“玉兔号”对“车轮”要求极高。仅此一项攻关,科研人员就绞尽脑汁。研制中,科研人员曾拿出四轮、六轮、八轮以及履带式等几十种方案。最终,“六轮独立驱动,四轮独立转向”的方案,凭借高可靠和低重量的完美结合一举胜出。

中国探月工程总设计师吴伟仁说:“玉兔号”实现了全部“中国制造”,国产率达到100%。

本领很高强——

具备20度爬坡、20厘米越障能力,可耐受300摄氏度温差

仰望夜空,明媚的月亮婀娜温情。然而,月亮之上,却没有想象中的浪漫。无风、无雨、无空气,而且冷热剧变,这就是真实的月面环境。

“月球重力是地球的六分之一,表面土壤非常松软,凹凸不平,有石块、有陨石坑,还有陡峭的高坡。在这种环境中,月球车既不能打滑,更不能翻车。”全程参与研制的主任设计师肖杰说。

想要克服这些困难,“玉兔号”必须具备“眼观六路、耳听八方”“独立思考、自主判断”的本领。

肖杰介绍,“玉兔号”有4只“眼睛”,分别是全景相机和导航相机。通过相机“观察”周围环境,对月面障碍进行感知和识别,然后对巡视的路径进行规划。遇到超过20度的斜坡、高于20厘米的石块或直径大于2米的撞击坑,能够自主判断安全避让。

月球车在月面“行走”风险重重,月壤细粒会大量扬起,形成月尘,一旦附着很难清除。月尘可能引起月球车很多故障,包括机械结构卡死、密封机构失效、光学系统灵敏度下降等。

在月表形貌综合模拟试验控制室,记者看到一片高低起伏的绵软“沙子”。为模拟月球环境,科研人员特地从长白山运回与月球表面物质成分相近的火山灰,并通过钢丝吊挂月球车,模拟微重力环境。

“我们试验了几千次,就是为了确认哪种车轮的构型更适应月球环境。”肖杰说,“‘玉兔号’在月面巡视时采取自主导航和地面遥控的组合模式,不仅可以自主前进、转弯、后退,还可以原地打转、横向侧摆,确保在危机四伏的月面上畅行无阻。”

此外,月球昼夜温差非常大,白昼时温度高达150摄氏度,黑夜时低至零下180摄氏度。为适应极端环境,“玉兔号”月球车利用导热流体回路、隔热组件、散热面设计、电加热器、同位素热源,可耐受300摄氏度的温差。 据央广

[责任编辑:王蕊] 标签:月壤 微重力 太空
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