月球車最強SUV: “玉兔二號”六輪全驅越野
▲圖為嫦娥四號著陸器監視相機C拍攝的玉兔二號巡視器走上月面影像圖。
1月3日晚間,嫦娥四號著陸器與巡視器成功分離,玉兔二號巡視器(即月球車)順利駛抵月背表面。著陸器上監視相機拍攝了玉兔二號在月背留下第一道痕跡的影像圖,并由“鵲橋”中繼星傳回地面。
嫦娥四號探測器1月3日成功落月后,工作人員按計劃開展了著陸器與巡視器分離各項準備工作,對“鵲橋”中繼星狀態、著陸點環境參數、設備狀態、太陽入射角度等兩器分離的實施條件,進行了最終檢查確認。
15時7分,工作人員在北京航天飛行控制中心通過“鵲橋”中繼星向嫦娥四號發送指令,兩器分離開始。
飛控大廳大屏幕上,嫦娥四號著陸器矗立月面,太陽翼呈展開狀態。巡視器立于著陸器頂部,展開太陽翼,伸出桅桿。隨后,巡視器開始向轉移機構緩慢移動,轉移機構正常解鎖,在著陸器與月面間搭起一架斜梯,巡視器沿斜梯緩緩走向月面。22時22分,巡視器踏上月球表面,玉兔二號在月背留下第一道印跡。
▲圖為嫦娥四號巡視器車輪。1月3日晚間,嫦娥四號著陸器與巡視器成功分離,玉兔二號巡視器(即月球車)順利駛抵月背表面。著陸器上監視相機拍攝了玉兔二號在月背留下第一道痕跡的影像圖,并由“鵲橋”中繼星傳回地面。新華社發(國家航天局 供圖)
玉兔二號,月球歡迎你!
嫦娥四號實現世界首次月球背面軟著陸,月球車全球征名活動結果也于3日揭曉:“玉兔二號”最終勝出,正式成為嫦娥四號任務月球車的名字。
▲圖為1月3日在北京航天飛行控制中心拍攝的嫦娥四號探測器展開太陽翼(示意圖)。新華社記者 金立旺 攝
身后大屏上的照片就是“嫦娥四號”著陸器上的監視相機拍攝到的“玉兔二號”巡視器在月背留下第一道痕跡的影像圖。這也是人類航天器在月背表面留下的第一行“足跡”。昨晚(3日)22時22分,嫦娥四號著陸器與巡視器成功分離,玉兔二號巡視器——也就是月球車順利駛抵月背表面。
我們的月球車在地面指令控制下,向前緩緩移動,現在6個輪子全部落在了轉移機構上,我們可以通過監視相機傳回的畫面看到,月球車在轉移機構上,又行駛了小小的一步。
目前前輪已經接觸到了月面,現在6個輪子已經全部落到了月面上。
現場聲:華山報告 巡視器已抵達月面 狀態正常
央視記者 吳杰:隨著現場這陣熱烈的掌聲,我們通過大屏幕看到嫦娥四號的“玉兔二號”月球車已經完全駛上了月球表面,這也讓它成為人類歷史上第一個能夠在月球背面行駛的航天器
探月工程總設計師 吳偉仁:今天(3日)月球車的分離非常完美,非常順利,雖然這月球車走了一小步,但是對我們中華民族來說我認為走了一大步,這一大步是在我們太空探索的過程中,在我們征服宇宙的過程中,取得了決定性的一步。
北京航天飛行控制中心“嫦娥四號”任務型號副總工程師 汪賽進:中繼通信大大增加了航天器可見測控弧段,也為后續的火星探測和其他的深空探測提供了有益的借鑒。
此后,嫦娥四號著陸器和巡視器上搭載的科學載荷就將陸續開機,投入到科學探測任務中。歷經重重難關著陸月球背面,嫦娥四號就是要利用這里獨特的環境和豐富古老的地質條件,探索更多宇宙的奧秘。
中國科學院院士 葉培建:它可以探測很多宇宙形成時的物理現象,因為背面干凈,背景噪聲小,這對我們是很有幫助的,從對月球了解的深度,從科學意義上來講,我們到背面去都是很有意義的。
“玉兔二號”:六輪全驅“超強越野”
月球背面具有比正面更加復雜的地形地貌。那么經過改進后的月球車究竟是如何應對月球背面崎嶇不平的地勢呢?
為了能夠在坑坑洼洼的月面也能如履平地,月球車需要擁有強大的“越野能力”。而眼前這六個看起來普通的車輪,就是月球車行走在月面上的獨特法寶了。
科技集團五院“嫦娥四號”巡視器主任設計師 申振榮:是六輪全驅的,在四個腳輪地方,實際上是有個轉向輪。然后靠這個輪擺成一個八字形就可以原地轉向。所以我們叫六輪全驅四輪轉向。
我們知道,當一輛車可以全輪驅動,也就是前后輪都有動力時,就可以保證車輛在前進和后退時的能力相同。這對月球車在月面上的“倒車”、“避障”至關重要。
航天科技集團五院“嫦娥四號”巡視器主任設計師 申振榮:理論上你需要能前進過去還能后退回來。防止在月面上我們都知道它比較松軟,就類似于你走到雪地里怕下陷,所以它六個輪都有能力,那么這個輪陷了以后,靠這些輪的驅動,也能夠安全地撤離。
而為了應對月面上松軟的土壤,月球車需要保證自己接地面積和摩擦力足夠大的同時,自身重量更輕。因此,科研人員在車輪的材質和形狀上都做了特別的設計。
航天科技集團五院“嫦娥四號”巡視器主任設計師 申振榮:我們做了一些地面力學研究 設計出來的這樣的一個彈性的篩網輪。通過這種寬度來提供一定的承壓能力,再有一些小的細的月壤通過網漏過去了,可以減重。
經過這樣精心的設計,嫦娥四號月球車在月球背面擁有了20度爬坡,20厘米越障的能力。當然,它的速度并不快,根據設計,月球車每小時最多只能走200米,相當于一個成年人在60秒里只走了4步。
“玉兔二號”與“玉兔號”有啥不一樣
玉兔二號月球車原本是嫦娥三號“玉兔號”月球車的備份,所以兩者看起來很相似,但其實玉兔二號從軟、硬件的配置上都進行了升級換代。
眼前的月球車與玉兔號相比,少了前面的機械臂。原本玉兔號的機械臂上安裝了一個X射線探測器,用來近距離獲取月表主要元素的含量和分布等信息。此次嫦娥四號的科學目標不同,就不再需要“手上”的精細活了。
航天科技集團五院“嫦娥四號”巡視器主任設計師 申振榮:根據科學目標取消了X射線探測器,然后換了一個,頭部有一個國際載荷是中性原子探測儀,是中國和瑞典合作的一個載荷。像紅外光譜儀,還有壓在里頭的全景相機,以及這個是測月雷達,這都是跟3號一樣。
攜帶這些裝備,月球車就可以在一定范圍內對月球表面結構和成分,以及月面以下的情況進行探測。而在外觀上還可以看到,嫦娥四號月球車的電纜綁扎得更加精細,在外面幾乎看不到裸露出來的電線。
航天科技集團五院“嫦娥四號”巡視器主任設計師 申振榮:因為電纜,在月球環境下,它可能會跟突出的巖石有些剮蹭,那么這個電纜有可能出現短路。所以(嫦娥)4號的時候就把這個電纜重新綁扎完以后,做了一些擺動實驗,這些可靠性壽命實驗來確定電纜。
除了外觀和硬件上的改進,嫦娥四號月球車在軟件上也進行了一次系統升級,從而更好地應對各種突發狀況。同時,嫦娥四號月球車的自主能力也進行了升級,包括自主休眠,自主地應對光照的遮擋,自主避障能力都有明顯提高。
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