“玉兔”要闖5道關 首先要熬過114天"黑暗期"

　　這兔子 不簡單：耐熱又抗寒 避障能爬坡

　　當嫦娥三號完成發射，飛行到達月球時，著陸探測器採取不同制導方式，從距月面15公裡處開始動力下降，經主動減速、調整接近、懸停避障等飛行階段，實現路徑優、燃料省、誤差小的安全著陸。

　　著陸探測器實現在月球表面軟著陸后，首先由著陸器為“玉兔”月球車充電，之后“玉兔”與地面建立通信鏈路，控制連接解鎖機構解鎖，駛上轉移機構，著陸器再控制轉移機構運動到月面，“玉兔”駛離轉移機構，開始在月面巡視勘察。

　　根據科學探測需要，“玉兔”將對巡視區月表進行三維光學成像、對月表進行紅外光譜分析、開展月壤厚度和結構探測、對月表物質主要元素進行現場分析等。它傳回地球的數據，將幫助人們更加直接、更加准確地了解38萬公裡外神秘、美麗的月亮。

　　“玉兔”要闖5道關

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　　114天“黑暗期”如何熬過？

　　工作“睡覺”14天一輪回

　　月球繞地球轉一圈需要28天多，月球自轉也是28天。這意味著，月球上的一晝夜相當於地球上的28天，月球上的一個夜晚相當於地球上的14天。這意味著在長達近半個月的時間裡，月球車無法指望太陽能供電，它究竟要怎樣開源節流，才能熬過漫長黑夜？

　　科研人員為“玉兔”號精心設計了休眠模式——14天工作、14天“睡覺”。該“睡覺”的時候自動進入休眠狀態養精蓄銳，該“起床”的時候又能自動喚醒重新投入工作。這種“日出而作，日落而息”的規律作息，極大地增強了“玉兔”號適應月表惡劣環境的生存能力。

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　　如何承受330℃溫差？

　　太陽能面板+原子能電池

　　由於月球沒有大氣層，溫度的變化全由陽光直接決定，所以日間最高溫度可達150℃，晝夜溫差高達330℃。如何承受巨大溫差，是一個難題。

　　測控系統主任設計師張波介紹，“白天時，月球車的太陽能電池帆板要調整角度，避免被陽光照射得太熱。最熱的月午，月球車還要進行‘午休’。”張波介紹，“玉兔”設計壽命為3個月，這意味著其要經歷3個月球白天和3個月球黑夜。所有的工作，要在月球時間的“上午”和“下午”完成。

　　中國空間科學學會空間探測專業委員會副主任焦維新表示，對於一些特別嬌嫩的設備，車內專門准備了“暖寶”——月球車將首次使用我國自主研制的原子能電池，接受嚴寒、酷暑的考驗。其熱控系統將使工作時的艙內溫度控制在20℃至55℃之間。

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　　月塵進入設備如何清除？

　　控制姿勢等方式消除月塵

　　由於太陽紫外線輻射的影響，月壤細粒會周期性地升起，而月球重力僅為地球的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。月塵可能引起月球車很多故障，包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。

　　專家表示，月球車會通過控制姿勢等方式消除月塵。

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　　惡劣“路況”如何克服？

　　4隻“眼睛”確保安全避讓

　　全程參與研制的主任設計師肖杰說，月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常鬆軟，凹凸不平，有石塊、有隕石坑，還有陡峭的高坡。在這種環境中，月球車既不能打滑，更不能翻車。想要克服這些困難，“玉兔”必須具備“眼觀六路、耳聽八方”“獨立思考、自主判斷”的本領。

　　肖杰介紹，“玉兔”有4隻“眼睛”，分別是全景相機和導航相機。通過相機觀察周圍環境，對月面障礙進行感知和識別，然后對巡視的路徑進行規劃。遇到超過20度的斜坡、高於20厘米的石塊或直徑大於2米的隕石坑，能夠自主判斷安全避讓。

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　　如何抵御多種射線輻射？

　　身披“黃金甲”加以阻擋

　　因為缺乏大氣，登陸后的月球車將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。

　　“玉兔”被設計為身披“黃金甲”，目的不是為好看，而是為了反射月球白晝的強光，降低晝夜溫差，同時阻擋宇宙中各種高能粒子的輻射。所有這一切，都是為了支持和保護月球車的腹中“秘器”——紅外成像光譜儀、激光點陣器等10多套科學探測儀器。

　　巡月

　　預計12月15日

　　“玉兔”三大任務

　　觀天、看地、測月

　　“玉兔”最大的亮點是將完成科學上的三件事，即觀天、看地、測月。中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠表示：“從月球看天文是全世界夢寐以求的，嫦娥一號及嫦娥二號是衛星，是從天上拍，表明中國人有能力到達月球，而嫦娥三號則是落月，是在月面上觀天，這在技術上是一大進步。”

　　此外，“玉兔”要做的第二件事就是“看地”。月球上一天是地球上的一個月，月亮上的一個白天就相當於地球上的14天多，因此，在月亮上一個白天相當於連續看地球十四五圈兒。通過“看地”，可以看到地球等離子體層密度變化，這可以反映出地球環境變化。此外，通過“看地”，可以分析全球土壤層厚度、晨昏線環境變化等衛星很難完成的任務。

　　“玉兔”將完成的第三個工作就是測月，這也是一大亮點，即在月球車上做次表層土壤層結構分析。雖然我們選擇哪裡著陸都可以，但對虹灣區進行測月是沒做過的。

　　“玉兔”拍攝范圍

　　沒北京海澱區大

　　“玉兔”在登月后的主要任務就是探測月球土壤、地下結構等。“玉兔”的運動速度很慢，時速約200米。因此，當月球車從著陸器上出來后，其實也走不了多遠，拍攝下的區域還沒有北京市海澱區(全區面積430.8平方公裡)大。

　　“玉兔”的探測工作主要是通過下面安裝的雷達，一邊走一邊探測月面及月面下，不但可以研究月球表面的化學成分、礦物質，還可以分析土壤地下結構是怎樣的、未來資源狀態等，這都是其他國家沒做過的。

　　此外，月球車上安裝有粒子激發X射線譜儀，目的是為了做化學成分分析，而紅外光譜儀則是測月壤礦物的，可以大概猜到這一區域月表的年齡歷史等。

　　如何探測？

　　“玉兔”會慢慢移動，時速200米。攜帶測月雷達，可以測月球地底下30米深土壤層的結構和100米深的次表層結構。

　　檔案：

　　名字：“玉兔號”月球車（嫦娥三號月球探測器的巡視器）

　　身材：長方形盒狀，長1.5米，寬1米，高1.1米、6個輪子。

　　體重：140公斤。

　　籍貫：中國，全身部件100%“中國制造”。

　　法寶：“腹部”內藏有測月雷達、紅外成像光譜儀、激光點陣器等10多套科學探測儀器。

　　壽命：設計壽命3個月，將在月球經歷3個白天和3個黑夜。

　　絕活：

　　●眼觀六路，耳聽八方

　　用4隻眼睛(分別是全景相機和導航相機)“觀察”周圍環境，對月面障礙進行感知和識別，然后對巡視的路徑進行規劃。遇到超過20度的斜坡、高於20厘米的石塊或直徑大於2米的撞擊坑，能夠自主判斷安全避讓。

　　●前后左右，自如行走

　　在月面巡視時採取自主導航和地面遙控的組合模式，不僅可以自主前進、轉彎、后退，還可以原地打轉、橫向側擺，確保在危機四伏的月面上暢行無阻。

　　●耐受300℃的溫差

　　導航相機：

　　對月面環境和障礙進行感知和識別﹔對巡視的路徑進行規劃。

　　太陽能帆板：

　　白天發電時展開，夜晚則收起來，形成“包裹式睡眠”，保溫同時有剩余電力在月球上的第二天早晨“自主醒來”，展開太陽能貝板迎接新一天的陽光。

　　白天時，帆板還可以調整角度，避免被陽光照射得太熱。

　　機械臂：

　　能在月壤、月岩中勘探取樣，供現場檢測。

　　輪子：三軸六輪

　　月球車是輪腿復合式，在腿前腳的部位安裝輪子，類似哪吒腳踩的風火輪。遇坡時，月球車可抬腿爬行。假如掉到溝裡，輪腿復合式系統就可能伸開，試著爬上來。

　　月球車輪上花紋經過特殊處理，避免沉降和翻車。

　　雖披黃金甲 卻非裝土豪

　　嗨！偶是玉兔，一隻長“耳朵”（地月對話通訊天線），4隻“眼睛”（頭頂的導航相機與前后方的避障相機），一條“胳膊”（負責鑽孔、研磨和採樣的機械臂）和1對“翅膀”（可伸縮太陽能電池帆板），就是偶的全身裝備。

　　雖然身披“黃金甲”，但偶可不是“土豪”！這套“金甲聖衣”由3000余片外熱流以及中、高、低溫多層組件編織而成，是為了反射月球白晝的強光，降低晝夜溫差，阻擋各種高能粒子的輻射，以保護肚子裡的儀器。

　　測月雷達：

　　月球車底部安裝有一台測月雷達,將在國際上首次實測1米到30米深的月壤厚度以及1米到3000米深度的月殼岩石結構。

　　電池：

　　核電池+太陽能電池。月夜到來時，溫度驟降到零下100多攝氏度，月球車靠核電池的能量來保溫，保護車載儀器﹔而一旦一個新白晝來臨，太陽能電池就能重新驅動月球車工作。

(來源:廣州日報)