我國第一輛月球車“玉兔”發生故障的消息傳出后,受到廣泛關注。據悉,對“玉兔”的“救治”工作目前仍在進行,但具體結果要到本次月夜結束,“玉兔”從休眠中喚醒時才能知曉。
中國航天科技集團五院航天專家龐之浩1月28日接受記者專訪時表示,月面環境十分復雜,主要體現在大溫差、強輻射、高真空、弱重力、長月夜、無磁場、特殊地形地貌等方面,其中任何一項都有可能對月球車產生較大影響。
月塵、輻射均能成為“健康殺手”
“復雜的月面環境往往是導致月球探測器出現異常的主要原因。”龐之浩說。
例如,月球表面受太陽紫外線輻射的影響,月壤細粒會周期性升起。月球重力是地球的1/6,月球車行走時更容易帶起大量月壤細粒,形成月塵。月塵可能進入甚至覆蓋月球車所載儀器設備,一旦附著很難清除,并可能引發很多故障,包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。
因為缺乏大氣,月球車完全暴露在多種宇宙射線下,強烈的電磁輻射可能破壞電子遙控系統,這對接收系統的最大接收功率提出了相當高的要求。龐之浩表示,月球每天都會直接面對超新星與太陽風暴等大量宇宙射線,而當宇宙射線擊中月球表面時,會引發微型的核反應,其結果就是月球表面也產生大批危險的次級輻射。
月球表面崎嶇不平,石塊、隕石坑遍布,而土壤非常松軟,這都會降低月球車的行進效率。而低重力環境下摩擦系數降低,使得在月球上行走更容易打滑,對月球車的控制系統提出了更高的要求。
此外,長達十多個地球日的漫長月夜、超過300攝氏度的晝夜溫差,都可能成為月球車的“健康殺手”。
月球探測充滿未知風險
記者從中國航天科技集團了解到,在“玉兔”的研制過程中,科研人員針對月球環境進行了大量模擬、試驗、測試,制定了多種措施以及近百種應急預案。
為了應對月塵,科研人員開展了模擬研究,在國內首次得出月面條件下三維車輪揚塵參數。同時為“玉兔”身上六種不同尺寸的活動關節設計研制了防塵密封圈。此外龐之浩介紹,月球車還可以通過控制姿勢等方式消除月塵。
為了讓“玉兔”平安度過月夜,科研人員為其設計了可以反復收展的太陽翼,其中一側在月夜時能夠收起,像“被子”一樣蓋在身上,起到保溫作用;同時利用同位素熱源和重力輔助兩相流體回路等熱控技術,幫助它抵御嚴寒。
為了提高“玉兔”的通過能力,科研人員設計了帶有棘爪的篩網輪,經過掛鉤牽引力、適應性、承載力等測試,效果良好。
此外,科研人員還在地面上建造了一座“月宮”,最大程度地模擬月面環境,讓“玉兔”在里面開展了艱苦的訓練。僅移動分系統極限能力試驗行駛里程就累計超過20公里,爬坡次數、越障次數各達到700多次。
“通過大量地面試驗驗證工作,我們對所有能想到的問題,都制定了相關措施。”該集團公司有關專家表示。但龐之浩認為,人類對月球復雜環境了解有限,在實際探測中還可能遇到未知的風險和挑戰。
人類探月征途從未平坦
人類的探月征途從不平坦。1958年至今,全世界共進行130次月球探測活動,其中美國開展59次,前蘇聯64次,中國3次,日本2次,歐航局、印度各1次。以上成功或基本成功67次,失敗63次,成功率不到52%。
龐之浩介紹說,在“玉兔”之前,全世界只有前蘇聯成功發射、運行過兩輛無人月球探測車。其中月球車1號于1970年11月17日在月面雨海地區著陸,此后工作了10個多月;月球車2號卻只工作了4個月,由于中途出現故障——它在地面操控下駛入一個撞擊坑考察巖石時,將坑壁上的月壤撞落到太陽電池板和散熱器表面,導致供電驟減、車內過熱,數日后與地面徹底失去了聯系。
龐之浩表示,月球探測是一項非常復雜并具高風險的工程,在探月過程中出現異常再所難免。任何一項復雜的科研工作都是波浪式前進的,太空探索更是如此,因為人類對月球和其它地外星球知之甚少,而且距離遙遠,探測它們必須冒很大風險,經歷各種考驗,排除各種困難才能有所收獲,這也是太空探索的魅力所在。
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