本報訊 嫦娥二號是探月工程二期的技術(shù)先導星,主要是驗證嫦娥三號部分關(guān)鍵技術(shù),為后續嫦娥三號、嫦娥四號探測器積累經(jīng)驗。專(zhuān)家透露,“嫦娥二號”之后的“嫦娥三號”,將攜帶中國的第一臺月球車(chē)于2013年奔月,也就是說(shuō),國產(chǎn)月球車(chē)將是下一階段探月工程的亮點(diǎn)之一。
月球車(chē)名叫“中華牌”
據報道,“嫦娥一號”總設計師葉培建今年4月份在重慶舉行的一次報告中透露,目前我國多所高校及科研所已研制出10多個(gè)月球車(chē)樣本,將分別為月球車(chē)最終定型提供技術(shù)支持。他說(shuō),月球車(chē)的名字叫“中華牌”。
葉培建描述稱(chēng),國產(chǎn)月球車(chē)通過(guò)輪子“行走”,輪子上面是一個(gè)“箱子”,兩側分別有兩扇能活動(dòng)的太陽(yáng)能板,中間有一個(gè)“桅桿”,上面有它的“眼睛”———相機。此外,還有一個(gè)機械臂,能做簡(jiǎn)單的探測活動(dòng)。
國產(chǎn)月球車(chē)整體構成相當于一個(gè)100公斤的“公交車(chē)”,搭載20公斤的儀器在工作。月球車(chē)能在月面方圓3公里的范圍內行走10公里,還能繞過(guò)障礙,這樣的活動(dòng)將被看作是中國第一次在月球留下“足跡”。
月球車(chē)將窺探月球內部
《南京日報》曾援引中國嫦娥工程總指揮、中國工程院院士欒恩杰的話(huà)說(shuō),“嫦娥三號”各項關(guān)鍵技術(shù)已突破,月球車(chē)將在月面巡游,著(zhù)陸器則定點(diǎn)守候。月球車(chē)將在月探測90天,抓取月壤放到車(chē)內分析,得到的有關(guān)數據直接傳回地球。
欒恩杰說(shuō),月球車(chē)巡游的范圍可達到5平方公里,著(zhù)陸器拍攝月球車(chē)巡游的圖像也能傳回到地面。
被譽(yù)為“嫦娥之父”的中國探月工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠近日透露,“嫦娥三號”將在世界上首次“窺探”月球內部!版隙鹑枴鄙蠑y帶的月球車(chē),底部被安裝了雷達裝置,可以探測到距離月球表面幾百米的深處,“邊走邊切,行走中探測月球內部結構!
歐陽(yáng)自遠透露,“嫦娥三號”將同時(shí)攜帶著(zhù)陸器和月球車(chē)“奔月”,兩者搭配一起工作,“這在世界上還是首次”。
■ 揭秘
專(zhuān)家披露國產(chǎn)月球車(chē)用輪行走
稱(chēng)其他技術(shù)不如輪式可靠成熟,登月后將直接駛出著(zhù)陸艙
中華牌月球車(chē)的真正面目尚無(wú)法描述,不過(guò)輪式技術(shù)最為成熟,而此前也有專(zhuān)家確認國產(chǎn)月球車(chē)用輪行走。
北京交通大學(xué)機械系副主任姚燕安教授說(shuō),各國研究的月球車(chē),有輪式、足式、輪腿復合式、履帶式。目前已經(jīng)登月的月球車(chē)均采用輪式。姚燕安說(shuō),輪式月球車(chē)最可靠,技術(shù)最成熟。
在研制中,履帶式月球車(chē)較早被排除,因為月球上像沙子樣的月壤顆粒對履帶磨損非常厲害。相對而言,履帶不如輪子技術(shù)成熟。另外,球形“月球車(chē)”在操控上不能精確定位轉向,控制位置難度更大,也被排除。
也有專(zhuān)家說(shuō),在月球車(chē)的研制中,模擬月球環(huán)境很關(guān)鍵。月球的重力只有地球的六分之一,月壤更松軟。如何讓月球車(chē)不失穩定性、不陷下去,都需要特殊的環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗。該專(zhuān)家告訴記者,國內已有研究機構,在地球上模擬出六分之一重力下的土壤環(huán)境。
不僅在設計月球車(chē)時(shí)會(huì )遇到困難,在發(fā)射時(shí),航天部門(mén)也會(huì )對月球車(chē)提出嚴格要求。比如,火箭的運載成本很高,空間有限,這樣就要求月球車(chē)不能過(guò)大過(guò)重,要根據火箭的承載能力和空間進(jìn)行設計。
現在學(xué)界也有人研究可折疊月球車(chē)。姚燕安說(shuō),在火箭里月球車(chē)團成團兒,到達月球后自動(dòng)展開(kāi)。這樣既省空間,又能保障性能。有專(zhuān)家告訴本報記者,著(zhù)陸艙著(zhù)陸后會(huì )像花瓣樣散開(kāi),月球車(chē)從里面駛出來(lái)。
■ 排險
月球重力較輕,月壤較為松軟,溫差跨度較大,國產(chǎn)月球車(chē)如何避免在這樣的環(huán)境下翻車(chē)、被卡或者變形?
車(chē)輪結構克服翻車(chē)
月球重力只有地球的六分之一,表面月壤松軟,這要求設計月球車(chē)時(shí)要避免沉降和翻車(chē)。專(zhuān)家姚燕安說(shuō),為此,月球車(chē)輪上花紋經(jīng)過(guò)特殊處理。
有專(zhuān)家說(shuō),因為月球上低重力,月球車(chē)更容易顛覆,所以設計時(shí)要保證不管遇到什么障礙都要讓車(chē)輪和月面接觸,這樣不容易翻車(chē)。專(zhuān)家稱(chēng),月球車(chē)遇到難以攀爬的障礙時(shí)會(huì )選擇繞行,這樣很少會(huì )翻車(chē)。
被卡時(shí)前腿抬起自救
目前月球上可以預知的障礙有斜坡、臺階、壕溝、松軟路面等。姚燕安說(shuō),面對這些障礙,現在的月球車(chē)一般都是輪腿復合式,在腿前腳的部位安裝輪子,類(lèi)似哪吒腳踩的風(fēng)火輪。遇坡時(shí),月球車(chē)可抬腿爬行,最高爬坡30度,如遇特別艱難地段可繞行。
去年4月,美國勇氣號火星車(chē)被卡在火星上,月球車(chē)也面臨被卡危險。如果被卡,月球車(chē)也會(huì )自救。姚燕安表示,比如輪子前后左右轉一轉,把“前腿”抬起,會(huì )試著(zhù)走出來(lái)。
當然,除了被卡,專(zhuān)家們也為月球車(chē)準備了多套自救措施。姚燕安介紹,假如掉到溝里,輪腿復合式系統就可能伸開(kāi),試著(zhù)爬上來(lái)。
新型材料要耐巨大溫差
公開(kāi)資料顯示,月球車(chē)受到輻射加熱,極限溫度可達150℃。未受光部位,溫度則為零下130℃─零下160℃,月球夜間可達零下180℃,有些地區甚至達零下200℃。
專(zhuān)家說(shuō),溫差很大易造成材料變形,所以月球車(chē)材料要做到“同性不冷焊,異性不裂斷”。
專(zhuān)家解釋說(shuō),同種材料,在真空高低溫下,可能會(huì )“冷焊”粘在一起,而合金材料不同物質(zhì)會(huì )分離造成斷裂。所以,在選擇材料時(shí),必須避免這些情況。
這位專(zhuān)家預計,中國所用材料,可能會(huì )選擇更新的優(yōu)質(zhì)材料。
本版稿件/本報記者 吳鵬
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【編輯:盧巖】 |
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