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“中华牌”月球车2013年将巡游探月 窥探月球内部

发布时间:2010年10月01日 02:39 | 进入复兴论坛 | 来源:新京报

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专题:嫦娥二号卫星探月之旅

  本报讯 嫦娥二号是探月工程二期的技术先导星,主要是验证嫦娥三号部分关键技术,为后续嫦娥三号、嫦娥四号探测器积累经验。专家透露,“嫦娥二号”之后的“嫦娥三号”,将携带中国的第一台月球车于2013年奔月,也就是说,国产月球车将是下一阶段探月工程的亮点之一。

  月球车名叫“中华牌”

  据报道,“嫦娥一号”总设计师叶培建今年4月份在重庆举行的一次报告中透露,目前我国多所高校及科研所已研制出10多个月球车样本,将分别为月球车最终定型提供技术支持。他说,月球车的名字叫“中华牌”。

  叶培建描述称,国产月球车通过轮子“行走”,轮子上面是一个“箱子”,两侧分别有两扇能活动的太阳能板,中间有一个“桅杆”,上面有它的“眼睛”———相机。此外,还有一个机械臂,能做简单的探测活动。

  国产月球车整体构成相当于一个100公斤的“公交车”,搭载20公斤的仪器在工作。月球车能在月面方圆3公里的范围内行走10公里,还能绕过障碍,这样的活动将被看作是中国第一次在月球留下“足迹”。

  月球车将窥探月球内部

  《南京日报》曾援引中国嫦娥工程总指挥、中国工程院院士栾恩杰的话说,“嫦娥三号”各项关键技术已突破,月球车将在月面巡游,着陆器则定点守候。月球车将在月探测90天,抓取月壤放到车内分析,得到的有关数据直接传回地球。

  栾恩杰说,月球车巡游的范围可达到5平方公里,着陆器拍摄月球车巡游的图像也能传回到地面。

  被誉为“嫦娥之父”的中国探月工程首席科学家欧阳自远近日透露,“嫦娥三号”将在世界上首次“窥探”月球内部。“嫦娥三号”上携带的月球车,底部被安装了雷达装置,可以探测到距离月球表面几百米的深处,“边走边切,行走中探测月球内部结构。”

  欧阳自远透露,“嫦娥三号”将同时携带着陆器和月球车“奔月”,两者搭配一起工作,“这在世界上还是首次”。

  ■ 揭秘

  专家披露国产月球车用轮行走

  称其他技术不如轮式可靠成熟,登月后将直接驶出着陆舱

  中华牌月球车的真正面目尚无法描述,不过轮式技术最为成熟,而此前也有专家确认国产月球车用轮行走。

  北京交通大学机械系副主任姚燕安教授说,各国研究的月球车,有轮式、足式、轮腿复合式、履带式。目前已经登月的月球车均采用轮式。姚燕安说,轮式月球车最可靠,技术最成熟。

  在研制中,履带式月球车较早被排除,因为月球上像沙子样的月壤颗粒对履带磨损非常厉害。相对而言,履带不如轮子技术成熟。另外,球形“月球车”在操控上不能精确定位转向,控制位置难度更大,也被排除。

  也有专家说,在月球车的研制中,模拟月球环境很关键。月球的重力只有地球的六分之一,月壤更松软。如何让月球车不失稳定性、不陷下去,都需要特殊的环境进行实验。该专家告诉记者,国内已有研究机构,在地球上模拟出六分之一重力下的土壤环境。

  不仅在设计月球车时会遇到困难,在发射时,航天部门也会对月球车提出严格要求。比如,火箭的运载成本很高,空间有限,这样就要求月球车不能过大过重,要根据火箭的承载能力和空间进行设计。

  现在学界也有人研究可折叠月球车。姚燕安说,在火箭里月球车团成团儿,到达月球后自动展开。这样既省空间,又能保障性能。有专家告诉本报记者,着陆舱着陆后会像花瓣样散开,月球车从里面驶出来。

  ■ 排险

  月球重力较轻,月壤较为松软,温差跨度较大,国产月球车如何避免在这样的环境下翻车、被卡或者变形?

  车轮结构克服翻车

  月球重力只有地球的六分之一,表面月壤松软,这要求设计月球车时要避免沉降和翻车。专家姚燕安说,为此,月球车轮上花纹经过特殊处理。

  有专家说,因为月球上低重力,月球车更容易颠覆,所以设计时要保证不管遇到什么障碍都要让车轮和月面接触,这样不容易翻车。专家称,月球车遇到难以攀爬的障碍时会选择绕行,这样很少会翻车。

  被卡时前腿抬起自救

  目前月球上可以预知的障碍有斜坡、台阶、壕沟、松软路面等。姚燕安说,面对这些障碍,现在的月球车一般都是轮腿复合式,在腿前脚的部位安装轮子,类似哪吒脚踩的风火轮。遇坡时,月球车可抬腿爬行,最高爬坡30度,如遇特别艰难地段可绕行。

  去年4月,美国勇气号火星车被卡在火星上,月球车也面临被卡危险。如果被卡,月球车也会自救。姚燕安表示,比如轮子前后左右转一转,把“前腿”抬起,会试着走出来。

  当然,除了被卡,专家们也为月球车准备了多套自救措施。姚燕安介绍,假如掉到沟里,轮腿复合式系统就可能伸开,试着爬上来。

  新型材料要耐巨大温差

  公开资料显示,月球车受到辐射加热,极限温度可达150℃。未受光部位,温度则为零下130℃─零下160℃,月球夜间可达零下180℃,有些地区甚至达零下200℃。

  专家说,温差很大易造成材料变形,所以月球车材料要做到“同性不冷焊,异性不裂断”。

  专家解释说,同种材料,在真空高低温下,可能会“冷焊”粘在一起,而合金材料不同物质会分离造成断裂。所以,在选择材料时,必须避免这些情况。

  这位专家预计,中国所用材料,可能会选择更新的优质材料。

  本版稿件/本报记者 吴鹏