可上九天揽月,可下五洋捉鳖,谈笑凯歌还。茫茫星空中,月球作为地球最近的邻居,是人类探索宇宙的首选目标。月球年龄与地球差不多,大约46亿岁。基本上是一个圆球体,体积相当于地球的1/49,质量相当于地球的1/80,月面重力相当于地面的1/6。月球表面温差很大,白天可高达150摄氏度,晚上能低至零下180摄氏度。
中国探月工程分为“绕、落、回”三项任务。目前,“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环绕飞行,标志着我国探月工程第一阶段已经完成。“嫦娥三号”任务自2008年2月立项以来,经历了21个月的方案设计、26个月的初样研制、20个月的正样研制,目前正蓄势待发,直指12月上旬的发射时机。“嫦娥三号”的任务是落月,因而它也不再称为卫星,而是名为探测器。探测器包括着陆器和月面巡视器两个部分,后者正是刚刚命名的“玉兔号”月球车。
模拟月球“路况”
“玉兔号”是怎么诞生的?它如何在厚而松软的月壤上自如漫步?日前,记者探访了参与“玉兔号”月球车主要研制工作的中国航天科技集团公司第八研究院。
为让“玉兔号”在地球上就能适应月球的“路况”,科研人员建立了月面综合环境模拟实验室。推开紧闭的大门,这个让外人感觉十分神秘的实验室,内部其实非常简朴。其面积大概有1000多平方米,主体区域表面坑坑洼洼,铺有大片土壤,堆出的陡坡上摆放着不少石头,另外还有几条爬坡的木道。
参与月球车移动分系统研制的科研人员宗魏告诉记者,月球表面覆盖着一个松散层,由岩石碎块、角砾状岩块、砂和尘土组成,称为月壤。由于月壤松软,“玉兔号”行驶时很容易打滑,月壤细粒也会大量扬起,形成月尘,可能引起机械结构卡死、密封机构失效、光学系统灵敏度下降等故障。因此,在研发月球车时,必须把月壤作为重要因素来考虑。
研制仿真“月壤”
被誉为“嫦娥之父”的中国科学院院士、中国月球探测工程首席科学家欧阳自远称,依据月壤分布特点及月球探测工程研制需要,模拟月壤重点研制了低钛月海玄武岩月壤、高地斜长岩质月壤的科学模拟样品及前者的工程模拟样品,并对其源岩地质特征、物质组成及其物理、化学特征进行了测试和研究。
“现在摆放的石头是空心的。这样在做障碍实验时,我们搬起来方便。”宗魏介绍说,“这里大概有110吨火山灰,是我们从长白山运来的,铺完后约有20厘米厚。”用火山灰与很多材料配合,模仿月壤的成分,设计出很多坑、石头,再配合使用模拟月球重力器,就能让月球车模拟在月球表面的行驶状态。记者看到,这些土壤的颜色是灰色的,试着用手指触摸一下模拟月壤,可以看到颗粒明显比普通沙子要小,而触感非常柔滑。
六轮万向“行走”
此外,“玉兔号”月球车的轮子也是大有讲究的。科研人员杨晓青介绍说,轮子的辐条采用钛合金,筛网设计用金属丝编制,在保持高强度和抓地力的同时,减轻了轮子的重量。轮子上还有二十几个抓地爪露在外面。“玉兔号”凭借6个轮子可实现前进、后退、原地转向、行进间转向、20度爬坡、20厘米越障等行走。“六轮摇臂”式行走结构,可使它们同时适应不同高度,保持6个轮子同时着地,是一个真正的“爬行高手”。
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