作业帮中国首辆月球车“玉兔号”蕴含哪些秘密
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/27 16:32:22
中国首辆月球车“玉兔号”蕴含哪些秘密
中国首辆月球车“玉兔号”蕴含哪些秘密
中国首辆月球车“玉兔号”蕴含哪些秘密
“玉兔号”如何克服月球上超过摄氏300度的温差挑战?
“古人把月亮称为广寒宫,一点都不假.月面夜间最低温度可以降至摄氏零下180度,电子设备根本无法工作.”中国探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任李本正说,“更要命的是,月球上的一晚上相当于地球上的14天,可谓‘长夜漫漫真难熬’!”
更糟糕的是,由于月球上的一天约相当于地球上的28天,其中约14天会被太阳连续暴晒,月球车面临散热难题；接下来的约14天又是连续月夜,在摄氏零下100多度的环境里,大部分电子设备无法工作,只能“冬眠”,还需要专门设备保持月球车的内部温度,防止设备被冻坏.要让探测器同时适应这两种极端温度,难度非常大.而且一旦夜昼交替,探测器还要从“冬眠”状态中被“唤醒”,如何保证系统正常启动也是道难题.
“玉兔号”月球车身披“黄金甲”,目的不是为了好看,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,从而支持和保护月球车上的红外成像光谱仪、激光点阵器等10多套科学探测仪器.
按照科研人员的精心设计,“玉兔号”与人类的作息制度一样,也是日出而作、日落而息,白天还要午休,只不过它每天的工作时间相当于地球上的14天,然后又会一觉睡14天.
漫漫长夜之后,“玉兔号”怎么才能立刻点火工作呢?它需要一床御寒的“被子”和一个叫它起床工作的“闹钟”.承担这两项功能的是它的供电系统——太阳翼.据“嫦娥三号”探测器副总设计师贾阳介绍,晚上,“玉兔号”的桅杆会收起来,太阳翼也会扣上,“这个过程中相当于把巡视器（月球车）散热的途径隔绝掉了.然后,当阳光逐渐从东边起来,到达5度的高度时,巡视器就被唤醒了,进入到第二天白天的正常工作.”
“不仅气温低时要睡觉,气温高时也要小憩.”测控系统主任设计师张波介绍,“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’.”这种作息极大地增强了“玉兔号”适应月表恶劣环境的能力.
对一些特别娇嫩的设备,月球车内还专门准备了“暖宝”——核电池.核电池提供电能的时间非常长,一个硬币大小的核电池,就可使用5000年.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.
“玉兔号”如何在月球表面如履平地?
尽管整体来讲虹湾地区比较平坦,但月球表面千万年来经历陨石撞击,遍布大大小小的陨石坑和石块.为了避免在月球上“摔跤”或“崴脚”,“玉兔号”月球车有6个特制的轮子,而且移动很慢——每小时最多走200米.
“这个轮子学名叫做筛网轮,能够尽可能减轻重量.另外,这个车轮在设计上必须要有很大的接触面积,摩擦系数也要很大,这样它在月面才不会陷进去,也不容易打滑.”“嫦娥三号”探测器系统专家曾令斌说.庞之浩介绍,由于轮子是网状的,所以一边行驶一边可以把沙子漏掉.
除了表面用筛网,轮子每隔一段就会有一个锯齿形的结构,叫做棘爪,就像是兔爪上的指甲.月球上本没有路,这些尖利的小爪子能够帮助“玉兔号”稳稳地抓住月面,跨过沟沟坎坎.
遇到地面不平的情况时,“玉兔号”会通过摇臂调整重心.如果遇到较大的坡,它就会绕过去.全程参与“玉兔号”研制的主任设计师肖杰说,“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,月球车能够自主判断并安全避让