温差月塵考驗重重 機靈“玉兔”見招拆招

視頻：嫦娥三號：“玉兔”成功駛上月面 繞着陸器慢行一圈來源：江西衞視

12月15日，嫦娥三號月球探測器的着陸器和巡視器成功實現兩器分離和互拍，月球車“玉兔”即將開始在月球的科考生活。在荒涼的月球上，“玉兔”將面臨一系列困難。本報記者採訪有關專家，詳解“玉兔”將如何見招拆招。

制導導航與控制分系統：讓“玉兔”看清、辨明、走正

在月球上巡視，“玉兔”首先要解決三個問題：“我在哪裏？”“我要去哪裏？”和 “我怎樣去到那裏？”解決了這三個問題，才能在陌生的月面上看得清、辨得明、走得正。

這三個問題，都由制導導航與控制分系統回答。

針對月面低重力、弱磁場、真空和輻射等環境，設計師最終確定了導航定姿定位方案，使巡視器擁有了辨明方向的能力，成為巡視器實現能源供應和對地通訊的根本。

針對月塵、陰影、揚塵等問題，設計師們確定了由兩對相機組成的雙目立體視覺系統方案，並針對陰影情況，設計了新的設備，讓“玉兔”能看得清，看得遠，視野寬。

至於“怎樣去到那裏”，設計師們最終確定了六輪驅動和四輪轉向協調控制的控制方法：月球車的6個輪子可獨立驅動，其中4個角輪還具有轉向能力。既控制月球車6個輪子協調運動，還考慮了月面鬆軟月壤下的輪土接觸力學關係、減少滑移和側滑等現象，最終可使月球車沿規劃路線安全到達目標。

太陽翼：可重複展開，收攏後像“保温毯”

月球上的月晝持續約14天，温度高達150攝氏度，月夜也持續約14天，温度低至－180攝氏度。面對巨大温差，“玉兔”將使用太陽翼來應對。

月晝時，月球車在月面行駛並進行一些科學探測活動，這時就要求月球車的太陽電池翼展開對日定向提供動力，而在月午温度較高期間，太陽翼能豎起並展開為月球車遮陽；月夜來臨，月球車停止行駛和工作進入睡眠狀態，其“腹腔”內的機電產品、設備完全暴露在極寒温度下，這時候太陽電池翼能夠收攏，就猶如在“腹腔”上蓋了一條毯子，起到保温的作用。

據技術人員介紹，目前，國內航天器太陽翼的展開大都是採用同一展開方向、一次性連續展開的方案，而嫦娥三號月球車的太陽翼需要重複展開。月球車太陽翼的研製面臨多個難點：受月球車運載能力的限制，包含多個機構產品的太陽翼的重量必須不大於5.8千克；月面上還存在細小的月塵顆粒，侵入的月塵會加重活動機械錶面的磨損，降低機構使用壽命，因此需要考慮月塵防護……最終確定了兩翼展開式設計方案，一邊的太陽翼為一次展開並鎖定在位置上，另一邊的太陽翼則可以重複展開。

密封圈：阻止月塵入侵

小小的月塵，對月球車來説，卻是大大的威脅。月塵是月球表面粒徑小於1毫米的顆粒，別看它個兒小，破壞力卻很強，它吸附在太陽電池陣上就會導致輸出功率下降，吸附在月面巡視器表面就會導致熱控材料的散熱性能減弱，小小的防塵密封圈成為嫦娥三號在月球表面正常工作的必要保障。密封圈磨損將直接影響到月面巡視器的使用壽命。

對防止月塵的密封圈來説，普通的橡膠或者塑料無論是經歷-180攝氏度的低温還是150攝氏度的高温都會發生老化、變形。機械密封彷彿是比較好的選擇，但機械密封太重太奢侈，被設計師們一票否決。因此，還得從輕盈的塑料和橡膠入手。但確定密封圈的原材料及配方並不是一個簡單的過程，每一次新配比的材料都要經過多項測試和考驗，還需經過硬度、磨耗係數等數項測試。最後，設計師們找到了合適的材料，圓滿解決了防塵密封圈的選材問題。

休眠喚醒：日出而作，日落而息

一個月夜長達14天，在這14天的月夜裏，如果僅依靠蓄電池提供能量，就需要自帶很大的蓄電池，而探測器重量又是受限制的。面對這一難題，研製人員提出了“休眠喚醒”的概念。依靠休眠喚醒功能，着陸器和巡視器日出而作，日落而息，而不用為能源的問題擔憂。

太陽緩緩升起，着陸器和巡視器便開始了忙碌的14天。着陸器在原地實施科學探測任務，巡視器則“東奔西走”開始探測。當月夜降臨，它們各自關掉所有用電設備，最後關掉儲能設備蓄電池組，便進入休眠狀態。漫長的月夜裏，它們“不吃不喝”，保存“體力”，等待着月晝醒來。月晝來臨，它們醒後再喚醒自己帶的“裝備”，開始一個新月晝的勘測。本報記者 餘建斌 吳月輝