人民網>>科技

 北京航天城“落月區” 

“玉兔”訓練場 探秘地球上的“落月區”

龐丹 劉之輝 門昱 蔡曉懋 蔣建科

2013年12月14日02:28    來源:人民日報    手機看新聞

圖①:月球表面。 楊宇光提供
圖②:嫦娥三號內場試驗。 張衛華攝

“嫦娥”再奔月、“玉兔”將登陸,引發了人們對於航天科技的關注和興趣。

“嫦娥”如何在地球“邁出”登月第一步?“玉兔”又需經受怎樣的測試和挑戰?讓我們走進“玉兔”訓練場,探秘地球上的“落月區”。

在北京航天城,有一個特別的室內試驗室。與一塵不染、四季恆溫恆濕、清潔明亮的廠房不同,這裡的地面起伏不平,光照時弱時強,讓人聯想到從未涉足過的星球。

是月球?現場的科研人員介紹說:“這模擬的正是‘玉兔’將要到達的地方!”為了保証我國探月工程二期“落”的目標圓滿完成,中國航天科技集團空間技術研究院建成巡視器室內試驗場,用來進行月面環境模擬,為月球車“玉兔”落月做准備。

“月球”落戶地球

試驗場主要包括三個子系統:月壤綜合性能模擬系統、月面光照環境模擬系統、月面重力模擬系統。

走進試驗場,首先看到的是一片面積約800平方米的火山灰地,地面起伏不平,地面上有多個形狀不一的石塊、大大小小的坑窪。這是“月壤綜合性能模擬系統”。“玉兔”在奔向月球之前,就在這裡練習行進、轉彎、越障、避障、爬坡、過坑、拍照、數據傳輸以及月壤成分探測等活動,為在月球表面開展探測活動做“演習”。

側面的牆上,有一整面牆全是燈。燈陣開啟的時候會非常亮、特別熱,而且還有紫外線的輻射,這叫“月面光照環境模擬系統”。

場地上方,一根懸挂的繩子讓人覺得好奇。據介紹,“玉兔”練習走路的時候,會被這根繩子“懸吊”起來。因為,與地球上的重力相比,月球上的重力隻有地球的1/6。這根繩子便是去掉另外5/6重力的法寶。繩子及其配套設備的學名是“月面重力模擬系統”,該系統採用單索懸挂技術,實現月球低重力環境的模擬,可保証巡視器具有一定的轉向自由度、俯仰自由度和側傾自由度,還具備對“玉兔”在地面行走、爬坡等運動的自動跟蹤能力,是目前國內首個大型單索懸吊式月面重力模擬系統。

建成這個逼真的“落月區”是一項全新的工作。北京衛星環境工程研究所的科技人員攻堅克難,創造了多個“首次”、“首個”。試驗期間,從初樣到正樣,“玉兔”在這裡順利完成了10次約200個工況的大型綜合專項驗証試驗,為嫦娥三號月面科學探測任務提供了充分的地面驗証。

“玉兔”不怕月面“霾”

我國月面巡視器內場試驗系統是首次實現高精度、大范圍、多環境因素模擬的專項試驗系統。經過在這裡的練習,“玉兔”在月球上的行走將更加自如。

內場試驗中,還有一項重要的試驗不得不提,即模擬月塵環境試驗。

在月面環境以及巡視器活動的影響下,月面塵埃將產生飄浮,進而對巡視器敏感部件產生影響。美國宇航員從月球返回后曾說:人類探索月球遇到的首要麻煩問題就是月塵環境。為了研究和評價月塵環境的影響,在過去3年多的時間裡,北京衛星環境工程研究所月塵環境項目組進行了一系列技術攻關,實現了從無到有的跨越。

模擬月塵環境的一大難題是淋洒月塵。模擬月塵顆粒很小,為微米級。模擬月塵試驗中,要求在工件上均勻淋洒月塵,每平方米20克,相當於要把半勺的鹽均勻地洒在1平方米的地方,這是一件極難的事。而項目組最終設計出的模擬月塵淋洒裝置,實現了在1平方米均勻淋洒0.1克的模擬月塵。

模擬月塵環境試驗最終為嫦娥三號產品包括雷達天線、望遠鏡以及相機等5件有效載荷部件完成了月塵環境摸底試驗。有了摸底試驗的成功,“玉兔”在月球上就能自如應對月塵的干擾了。

“大漠之旅”助力“月球之旅”

在哪裡才能找到自然條件下最接近月球表面地形地貌的室外試驗場?中國航天科技集團空間技術研究院510所專門成立了200多人的嫦娥三號巡視器試驗外場實地考察試驗隊。

“玉兔”除了需要在室內環境下進行測試,在室外的外場試驗也必不可少。外場試驗的主要目標是驗証巡視器在未知環境長距離巡視探測的能力,為真正在月面開展巡視勘察打下基礎。

外場試驗的選址是個大問題,從2010年7月起,嫦娥三號巡視器試驗外場選址考察試驗隊對25處相關沙漠進行了有選擇的實地考察,最終給出第一備選試驗場——雅丹地質公園西南面的庫姆塔格沙漠。嫦娥三號探測器系統首席科學家葉培建院士認為這裡的地形地貌最接近月球表面。

試驗外場找到了,但挑戰才剛剛開始。由於外場試驗是我國首次在沙漠無人區進行巡視器的綜合性能測試,在試驗過程中既涉及航天產品的性能保証、長距離運輸,又涉及地面控制系統在野外地區的實現,還有試驗后勤保障工作的方方面面。

試驗外場所在的沙漠地區晝夜溫差大,10月份的早晨,氣溫已經到了零度左右,洗臉用的水結滿了冰花。當太陽升起后,溫度又快速上升,紫外線光照強烈,離開帳篷的人員不得不戴著防紫外線面罩、遮陽帽和墨鏡進行保護,避免被灼傷。特別是在中午,氣溫高達30多度,操作人員經常滿身大汗。盡管困難重重,可是全體試驗隊員卻沒有一個人叫苦。往往一忙就是一整天,直到夜幕降臨,依然有試驗隊員穿著軍大衣,握著手電筒,扛著經緯儀,不顧刺骨寒風,在野外依靠北極星“找北”,建立試驗所需的坐標系,為巡視器指引著方向。

風是沙漠裡名副其實的惡魔。一場大風,不僅給試驗帶來了巨大的困難,而且打亂了隊員們的生活。由於大量的塵土,生活區的電機被磨壞了,無法供電。於是應急預案緊急啟動,午飯限量供應,准備配發蠟燭。試驗隊調度帶頭吃方便面,並緊急協調准備晚上的干糧﹔一邊聯系敦煌維修站,在最短的時間內恢復供電。

沙漠中,困難無處不在,而勇闖難關的感人事跡也如沙粒般不勝枚舉。2011年11月1日,經過一個月的艱苦奮戰,嫦娥三號月面巡視探測器外場試驗圓滿地畫上了句號。雖然難忘的大漠之旅已經結束,但是嫦娥三號巡視器將開啟嶄新的精彩旅程。

《 人民日報 》( 2013年12月14日 05 版)

(責編:劉軍濤、趙竹青)

社區登錄
用戶名: 立即注冊
密  碼: 找回密碼
  
  • 最新評論
  • 熱門評論
查看全部留言

24小時排行 | 新聞頻道留言熱帖