由于地球、月球自轉(zhuǎn)周期不同,一個月夜相當于地球上的14天之多。同時,月夜最低溫度可達零下180攝氏度。在這種情況下,如何為嫦娥三號探測器保暖,確!坝裢谩碧栐虑蜍囋14天后仍能正常運轉(zhuǎn)成為關(guān)鍵。
休眠點要求高,“玉兔”刨坑調(diào)姿態(tài)
進入月夜休眠前,“玉兔”能否找到休眠點,是其面臨的首個難關(guān),這關(guān)系著它能否在下一個月晝被安全喚醒。
據(jù)北京航天飛行控制中心飛控大廳現(xiàn)場測控人員介紹,“玉兔”對休眠點的要求極為苛刻,必須是個向陽坡,需要滿足車頭方向、俯仰角度、滾動角度三個要求——車頭要朝南偏東,車身要頭高尾低,車身的左右側(cè)傾在負2度到正1度之間。
“所謂的姿態(tài),也是考慮到喚醒的時候,太陽光應盡量從它的東邊來,而且要照射到‘玉兔’號的太陽翼,使巡視器獲得能源,這樣它才能啟動自主喚醒程序。”嫦娥三號巡視器總體主任設計師申振榮說。
“玉兔”有兩扇太陽翼,有一扇在休眠時收起,另一扇則從軟著陸打開后就一直維持不動!坝裢谩睂砟芊駨男菝咧袉拘,就得靠這扇太陽翼。當下一個月晝來臨,太陽照射角度和這扇太陽翼的夾角滿足指定要求后,“玉兔”就會被叫醒。
在此次月夜臨近之際,巡視器測控人員沒有找到完全符合要求的休眠點,最終決定讓“玉兔”刨坑。在測控人員遙控下,“玉兔”一側(cè)車輪保持不動,另一側(cè)車輪沿不同方向打轉(zhuǎn),以此帶起月壤,“刨”出一個坑。
“‘刨坑’實質(zhì)上是為了調(diào)整‘玉兔’自身姿態(tài),滿足休眠點對姿態(tài)角度的要求!辨隙鹑柼綔y器系統(tǒng)副總指揮兼副總設計師張玉花說。
專家表示,一旦“玉兔”進入休眠,將會斷絕與地面的一切聯(lián)系,只有等“玉兔”自主喚醒后,才能恢復和地面的聯(lián)系。
“生爐子蓋被子”,“玉兔”應對極低溫
順利進入月夜休眠后,“玉兔”緊接著迎來第二個難關(guān),就是如何應對零下180攝氏度極低溫。
“漫長的月夜里是沒有任何光照的,‘玉兔’號也就無處獲得能量。為了解決這個問題,我們讓它攜帶了一個同位素熱源,也就是給它內(nèi)部生個‘爐子’。我們在艙內(nèi)還設計了兩個閥,打開后就可以把同位素熱源發(fā)出來的熱傳導到艙內(nèi),來提供月夜期間保溫所需要的熱量。這個同位素熱源可以持續(xù)往外放熱,能將艙內(nèi)溫度提高到零下50攝氏度以上!辨隙鹑柼綔y器系統(tǒng)總設計師孫澤洲說。
孫澤洲介紹,為了確保熱量不外漏,著陸器和巡視器外面還包有多層隔熱組件,“如同日常生活中的被子,把機器整個給包起來。但這被子并不普通,而是雙向隔熱的。也就是說,它能保證在月晝極高溫時外面熱量不能往里傳,月夜極低溫時里面熱量也不能往外漏”。
申振榮告訴記者,“玉兔”號月球車從北京時間26號2時左右開始狀態(tài)設置,把不必要的設備收回艙中,“包括載荷都要關(guān)掉,這樣能減少用電量;還要進一步把艙外的一些設備收回艙內(nèi),便于在月夜提供一個好的溫度環(huán)境”。
“如果一切順利,經(jīng)過一個月夜后,當太陽光再次照射到月球虹灣‘嫦娥三號’著陸區(qū)域時,‘玉兔’號月球車通過獨特的‘喚醒電路’自動啟動,結(jié)束首個休眠,恢復各項功能。著陸器過月夜的原理大概也是這樣的!睆堄窕ㄕf。(記者 吳月輝 余建斌)
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