嫦娥三号和“玉兔”26日起再次休眠

12月26日,嫦娥三号巡视器玉兔号迎来了它在月球上的首个月夜。在漫长的半个月的夜晚里,玉兔号月球车将休眠并通过同位素热源保证生存,当下一个月昼来临时,再通过自主唤醒继续工作。为了给“玉兔”选择一个合适的休眠地点,中国航天科技集团公司的技术人员颇费了一番周折。

据中国之声《新闻纵横》报道,昨天是西方节日圣诞节,收音机前的你可能都和亲人、朋友度过了一个欢乐的节日。在这个喜庆的日子里,还有两位离我们很远的面孔,还在紧张的工作的着。没错,她们就是刚刚发射不到一个月的“嫦娥三号”着陆器和“玉兔”号月球车。

“玉兔”拥有两扇可以反复收展的太阳翼,有一扇太阳翼在休眠时收起,另一扇则从软着陆打开以后就一直维持不动。当下一个月昼来临,太阳照射角度和这扇太阳翼的夹角满足指定要求后,“玉兔”就会被叫醒。

从14日抵达月球到今天,“嫦娥三号”在广寒宫迎来了它的首次月夜。“广寒宫”,这个称呼真不是徒有虚名,它的寒冷能达到零下180摄氏度,同时,所谓“天上一日,地下一年”——虽然月亮上的一个夜晚,不会有地球上的半年那么久,但由于地球、月球自转周期的不同,一个月夜也相当于地球上的14天之多。

据嫦娥三号副总设计师贾阳介绍,月球车唤醒时,设备温度不能太低也不能太高。如果车体向左侧倾斜得太多,太阳刚刚升起,车就被唤醒了,有些设备的温度还较低,不能正常工作。如果车子向右侧倾斜过多,那么太阳升到很高,月球车才被唤醒,设备温度已经超过上限就很难工作了。

如何为嫦娥三号保暖,确保仪器设备,尤其是确保巡视器“玉兔号”在14天后仍能正常运转,就成为“当务之急”。远在38万公里外的“玉兔号”究竟携带了哪些制胜法宝帮助它安然度过漫漫长夜?

不仅如此,由于月球表面昼夜温差极大,月夜时温度降低至零下180度,这时,嫦娥三号就需要通过“生炉子”的办法,给自身加热,从而保证其设备的状态稳定。嫦娥三号的“炉子”,就是能够持续放热的同位素热源。为了将热源的热量以最大的效率传导到嫦娥三号的各个部位,嫦娥三号上首次使用了气、液两相热控系统。这一系统依靠月球表面的1/6重力驱动,如果“玉兔”的姿态偏差,就会影响到热控系统的正常工作。

法宝1:理想的地点

因此,“玉兔”的月夜休眠点要满足三个方面的要求。一是车头要朝南稍偏东,二是月球车要头高尾低,这两点都比较容易实现。最困难的是第三点,车体的左右侧倾要在负2度到正1度之间。

就像动物冬眠选择避风、朝阳的山洞,玉兔号也会在月面上寻找一个合适的向阳坡。这主要是为了确保在太阳重新升起后,玉兔号能够被顺利唤醒。

而根据月球车获得的信息,在月球车行进的路线上没有找到完全符合月夜休眠点要求的地方。在月夜来临之前,给“玉兔”找到合适的“窝”,便成了当务之急。

嫦娥三号巡视器总体主任设计师申振荣:所谓的姿态也是考虑到唤醒的时候,太阳光应该尽量从它的东边来,而且东边要照射到玉兔号的太阳翼,使巡视器获得能源,这样它才能够启动自主唤醒的程序。

在巡视器技术人员的控制下,“玉兔”的左侧车轮保持不动,右侧车轮沿不同方向打转,以此带起月壤,“刨”出一个坑。这样,本来过于左倾的“玉兔”,向右倾斜了大约3度,满足了休眠要求。“刨坑”的这个办法,技术人员已在地面进行过充分的试验验证。

玉兔号的理想休眠地点,要满足“滚动、俯仰、偏航”这三方向的姿态要求,除了车头要朝南稍偏东,车头高车尾低以外,更困难的是要求车体的左右侧倾在负2度到正1度之间。根据玉兔号传回的信息,在它行进的路线上没有找到完全符合月夜休眠点要求的地方。申振荣说,玉兔号就利用单侧车轮行进,人为“刨坑”的方式创造出理想的地点:

目前,“玉兔”已成功休眠,如果它顺利度过月夜,大约会在1月11日被唤醒,那时月球车将进入正式的月面工作阶段。

申振荣:把高的这一侧车轮进行原地转动,另一侧保持静止,这样可以把姿态调成需要的角度,就是俗称“刨坑”这种措施,这样不是就调整姿态就满足了整个过月夜对三个方向姿态的要求,就是确认这个点是可以过月夜的点这样一个过程。

法宝2:同位素电池

一般动物冬眠,都会狠狠大吃一顿,饱饱地去睡觉。“玉兔”也不例外,肚子里也是有货的——这就是同位素电池,利用核能来为“玉兔号”内部的设备保温。申振荣介绍:

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