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举个栗子:“三姑娘”抱“玉兔”登月:大戏顺利开场?

日报 举个栗子 2年前 (2017-11-14) 327次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:“三姑娘”抱“玉兔”登月:大戏顺利开场?

12 月 2 日 1 时 30 分,搭载着嫦娥三号的长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射升空。2 时 21 分,西昌卫星发射中心宣布,嫦娥三号探测器进入预定轨道,发射圆满成功。

从凌晨 1 时 30 分升空,直到在月球表面虹湾区软着陆,嫦娥三号要经历 13 天的旅程。这次奔月一个最大的看点是,嫦娥出门还带了玉兔。嫦娥着陆后,会择机完成“玉兔”号月球车的释放。“玉兔号”月球车移动到转移机构上,随转移机构运动到位,并驶离转移机构,抵达月面。

玉兔号”身高 1 米 1、身长 1 米 5、身宽 1 米,大概比一张普通的办公桌大那么一点点,但是有 140 公斤左右重。周身金光闪闪,耀眼夺目。黄金甲”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,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。

肩部有两片可以打开的太阳能电池帆板,腿部是六个轮状的移动装置,“玉兔号”对“车轮”要求极高。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,确定为“六轮独立驱动,四轮独立转向”的方案。“玉兔号”上装有一个地月对话通讯天线;头顶的导航相机与前后方的避障相机;负责钻孔、研磨和采样的机械臂。

“玉兔号”计划在月面工作 3 个月。在月昼期间,着陆器在原地进行科学探测,月球车进行巡视勘察。月夜期间二者都断电休眠,依靠同位素热源保持整器的温度。度过月夜后,通过光照自主唤醒,继续实施探测任务。着陆器在月面的工作时间是一年,月球车是三个月。

由于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。月球绕地球转一圈需要 28 天多,月球自转也是 28 天。这意味着,月球上的一昼夜相当于地球上的 28 天。月面夜间最低温度可以降至零下 180 摄氏度,电子设备根本无法工作。月球上的一晚上相当于地球上的 14 天。为此,科研人员为“玉兔号”设计了休眠模式——14 天工作,14 天“睡觉”。

该“睡觉”的时候自动进入休眠状态养精蓄锐,该“起床”的时候又能自动唤醒重新投入工作。这种“日出而作,日入而息”的规律作息,极大地增强了“玉兔号”适应月表恶劣环境的生存能力。

经历极低温度后,“月夜唤醒”是一个难题。科研人员为月球车设计了可伸缩的太阳能电池帆板,白天工作时展开,夜晚则收起来,将仪器设备包在里面。这种“包裹式睡眠”,有助于保护各种仪器不被冻坏,确保月球车有剩余电力“自主醒来”,重新展开太阳能电池帆板迎接阳光。

对于一些特别娇嫩的设备,车内还专门准备了“暖宝”——核电池。资料显示,核电池提供电能时间非常长,一个硬币大小的核电池,就可以使用 5000 天。这项技术如能成功,将使我国成为继美俄之后,世界上第三个将核动力应用于太空探测的国家。

白天时,“玉兔号”月球车的太阳能电池帆板还要调整角度,避免被阳光照射得太热。最热的月午,月球车还要进行“午休”。“玉兔号”月球车设计寿命 3 个月,这意味着她要经历 3 个月球白天和 3 个月球黑夜。所有的工作,要在月球时间的“上午”和“下午”完成。

有了这些手段和方法,“三姑娘”便能很好地保护自我,在月面上生存下来,从而用携带的科学载荷进行工作。

圆满发射只是一个成功的开始,后面还有不少难关在等着“三姑娘”,从地球到“站”在月球表面要飞 13 天。经历 5 个阶段。尤其是最后的 12 分钟降落更是大戏。让我们拭目以待吧。

嫦娥三号,祝你好运。

参考资料:

[1] 北京青年报:“玉兔号”月球车将在月面工作 3 个月到 1 年

[2] 我国首个月球车“玉兔号”亮相 能耐 300 度温差

(作者:百度知道网友 luxiaolove11  电气自动化硕士,天文爱好者)


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