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对比美苏探月技术 嫦娥玉兔探月不走寻常路

2014年01月03日07:55    来源:中国青年报    手机看新闻
原标题:对比美苏探月技术 嫦娥玉兔探月不走寻常路

  直到38万公里外的嫦娥三号着陆器和玉兔车都“睡”了,地球上的一些中国人仍有一个疑问:我们是不是在重复别人走过的路?

  2013年12月15日4时,航天史被玉兔号月球车改写——她用160秒走出了相当于一个半车体长的路程,人类自1972年阿波罗17号登月后,再无月球车在月面留下足印的记录就此终结。

  从2004年探月工程立项至今,探月工程二期探测器系统副总设计师贾阳亲历了10年历程,从最开始对月面的认识“只能来源于美苏”,到 “选择美苏没去过的区域着陆、巡视,增加人类对月球的认识”。

  嫦娥和玉兔都不是对苏联、美国探月任务的简单重复。

  一个直观的细节是,玉兔车上采用的双目立体视觉技术、自主导航避障技术等,41年前还根本不存在。嫦娥三号巡视器产品保证工程师王芳说,“无论是系统设计水平,还是平台速度能力,玉兔与2003年发射的美国火星探测器好奇号和机遇号更有可比性,大量新技术的采用,降低了任务执行的风险,提高了可靠性。”

  相比玉兔号的遥操作,第一辆月球车的“电视摄像操作”“弱爆了”

  当玉兔车终于安睡,嫦娥三号巡视器主管设计师彭松松了一口气,他庆幸玉兔车在寻找休眠点的路上躲过了重重风险。

  彭松负责机构规划,如果遥操作不慎,就会影响到全向天线接收地面指令,一旦断了与地球的通信链路,断了这根隔着38万公里牵着玉兔号飞的“风筝线”,后果不堪设想。

  43年前,当人类第一辆月球车苏联“月球车1号”从“月球17号”探测器转移到月面时,也有一条窄束天线背在它的身上。相比之下,这条天线对全无自主导航能力的“月球车1号”来说,显得更为致命。

  探月工程总设计师吴伟仁告诉中国青年报记者,苏联当时对月球车采取的“电视摄像操作”方式今天看来是十分原始的:苏联专门组织了一个飞行员梯队,5个人一组,轮班倒,每个人每天“开”8小时,而这些飞行员判断行驶的依据,就是月球车通过天线传下来的现场摄像。

  对于这种手动驾驶方式,嫦娥三号巡视器遥操作副主任设计师吴克告诉记者,驾驶员对环境的认知难以精确判断,如果前路有坑,什么时候避开坑,只能靠驾驶员估算,精度自然低。

  相比之下,玉兔号的“遥操作”比苏联的方法更为精密周全,吴克告诉记者,其任务规划分三个层次进行。

  首先是战略层次的任务规划:依据全景相机拍摄30米内图像,任务支持中心跟地面应用系统的科学家协商,科学家提出他们想去图中哪些点,巡视器团队从工程角度上判断哪些点不能去,然后把科学家感兴趣的探测目标串起来,形成轨迹。

  其次是战役层次的周期规划:对这些点进行相对定位,将30米的轨迹分割成约7米一段。

  最后是战术层次的导航规划:利用导航相机将要走的约7米路段进行拍摄,规划出行驶路线。剩下的,就交给数字仿真系统去验证。

  当然,无论是月球车一号还是玉兔号,都有一段无法回避的断线期。一旦月球车进入休眠,其与地面的联系也随之中断。

  苏醒与否,部分取决于月尘这颗定时炸弹。

  嫦娥三号巡视器综合测试指挥权爽告诉记者,带静电的月尘,一旦被玉兔车吸附,很难清除,由此可能引发很多故障,如机械结构卡死、密封机构失效、光学系统灵敏度下降等。

  苏联的月球车2号就吃过这方面的亏。1973年1月,开到一个撞击坑后,疏松的月壤使月球车2号轮子空转,腾起的浮土覆盖了其太阳能电池板和散热器,导致月球车2号供电骤减、车内过热,牺牲在月面。

  极端温度是月球车不得不面对的挑战。吴伟仁说,玉兔车向着太阳这边的3个轮子,照射的温度最高达100多摄氏度,另3个被遮住的轮子,已是零下10多摄氏度,一米多一点的间距,温差却极大,而这早已在玉兔车设计时考虑到了,纵使“冰火二重天”,玉兔也能安然无恙。

(责编:值班编辑、赵竹青)




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