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        “玉兔二號(hào)”旅行記

        2019-04-09 02:36:42趙聰
        太空探索 2019年2期

        文/趙聰

        ▲ 嫦娥四號(hào)著陸器監(jiān)視相機(jī)C拍攝的玉兔二號(hào)月球車走上月面影像圖

        ▲ 嫦娥四號(hào)著陸器地形地貌相機(jī)拍攝的玉兔二號(hào)在A點(diǎn)影像圖.

        深邃遼遠(yuǎn)的太空,星斗各司其位,萬物靜默如迷。沉默了千百萬年的月球背面,或許沒想到,人類有一天會(huì)派使者到訪。它有點(diǎn)受寵若驚,甚至有點(diǎn)委屈:人類終于想到自己了。

        多少年來,它為人類承受了太多,甚至被稱為“麻子臉”。在它身上,布滿了大大小小的坑,數(shù)量比月球正面多得多,大部分是由隕石撞擊而成——它毫無遮攔地將自己暴露在太空中,為地球擋住了天降隕石。

        如今,終于有人來探望自己了。

        駕懸梯 初登月背

        1月3日,“嫦娥四號(hào)”穩(wěn)穩(wěn)地落在月球背面靠近南極的艾特肯盆地。隨后,著陸器和巡視器(巡視器也叫月球車,昵稱“玉兔二號(hào)”)開始分離。被緊緊擁抱了一路,“玉兔二號(hào)”迫不及待地探出頭來。

        它四下張望,發(fā)現(xiàn)身處一塊稍顯單調(diào)的寂靜之地。周遭布滿了大小坑谷與山巒,或深或淺,或高或低。四周沒有一個(gè)人影,也沒有一只“兔影”,雖然聽說有個(gè)姐姐也在這里,但好像在星球的另一面。

        登高遠(yuǎn)眺后,“玉兔二號(hào)”有點(diǎn)犯難:“臺(tái)階”實(shí)在是太高了,如何才能從高高的著陸器上走下去?

        一架“懸梯”從眼前緩緩伸展開來,直通月面。這是貼心的航天設(shè)計(jì)師們?yōu)檠惨暺髟O(shè)計(jì)的兩根導(dǎo)軌,類似古代的吊橋。只要“玉兔二號(hào)”能精確地將左右兩邊的車輪分別行駛到兩根導(dǎo)軌上,并保持穩(wěn)定,就可以安全到達(dá)月背。

        但“玉兔二號(hào)”依然有點(diǎn)心慌:保持穩(wěn)定可不是件容易事兒,萬一掉下去,豈不粉身碎骨?它試著邁出“雙腳”,發(fā)現(xiàn)輪子一接觸導(dǎo)軌,就牢牢地“粘”在了上面,根本不會(huì)腳滑。它欣喜若狂,開始千恩萬謝起身在遙遠(yuǎn)地球上的“造型師”來。

        這的確是“造型師”的功勞。為了防止“玉兔二號(hào)”滑落,設(shè)計(jì)師們發(fā)現(xiàn)可以從車輪的棘爪入手,使車輪棘爪與導(dǎo)軌懸梯上的棘齒咬合,月球車就可以穩(wěn)穩(wěn)地停在導(dǎo)軌上。

        ▲ “玉兔二號(hào)”使用的篩網(wǎng)輪

        “玉兔二號(hào)”另外一個(gè)驚喜的發(fā)現(xiàn)是:輪子超輕,邁起來絲毫不費(fèi)力。這得益于設(shè)計(jì)師首次為“玉兔”量身定制的篩網(wǎng)輪。輪子是網(wǎng)狀的材質(zhì)搭配棘爪,一個(gè)車輪僅735克,比市面上嬰兒車的車輪還輕。

        探明虛實(shí)后,“玉兔二號(hào)”的心終于踏實(shí)下來,開始向著月面進(jìn)發(fā)。它抬腳向前,待到車輪的棘爪與導(dǎo)軌咬合之后,才踏出下一步。為了代表人類完成首次月背行走之夢(mèng),“玉兔二號(hào)”小心翼翼、慎之又慎。

        在行進(jìn)的過程中,“玉兔二號(hào)”開動(dòng)腦筋,梳理自己的功能。它發(fā)現(xiàn),除了能夠前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)外,自己還可以越障、過坑。當(dāng)單側(cè)某一車輪越過200毫米高的障礙物時(shí),它就可以在差動(dòng)機(jī)構(gòu)和搖臂的作用下,被動(dòng)地適應(yīng)月背地形,以保證所有車輪均與月面接觸。即使行進(jìn)過程中某個(gè)輪子被卡住,其他獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的車輪也能幫助自己擺脫陷阱,繼續(xù)工作。一番梳理后,“玉兔二號(hào)”放下心來:起碼在月面行駛是沒有問題了。

        1月3日晚10時(shí)22分,“玉兔二號(hào)”終于踏上了月球表面。雖然走下這段短短懸梯的過程有點(diǎn)漫長(zhǎng)——差不多12個(gè)小時(shí),比它的姐姐“玉兔號(hào)”還長(zhǎng)4個(gè)來小時(shí)。但它依然難掩激動(dòng)之情,甚至相當(dāng)自豪——

        它代表人類,第一次正式踏上了月球背面了!

        調(diào)整狀態(tài)后,“玉兔二號(hào)”繼續(xù)向著前方行走。它明白,它的任務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是踏上月背這么簡(jiǎn)單,它還要執(zhí)行更多的科學(xué)探測(cè)任務(wù)。

        車輪碾過厚厚的月壤,留下了深深的印記。在平整、無人涉足的月背表面,兩道輪痕分外清晰。懷揣著夢(mèng)想的“玉兔二號(hào)”踏塵前行,它身后的“嫦娥四號(hào)”啟動(dòng)相機(jī),記錄下了這歷史性的一幕。

        漫長(zhǎng)等待后的“驚喜”

        為了這一刻,“玉兔二號(hào)”等待了太久。

        雖然不愿意告訴別人,但它不得不承認(rèn),自己年齡不小了。早在數(shù)年前,它幾乎與嫦娥三號(hào)懷抱中的“玉兔”姐姐同一天降生。2013年,姐姐作為中國(guó)首輛月球車,順利駛抵月球表面。為姐姐高興的同時(shí),“玉兔二號(hào)”開始為自己的前途擔(dān)憂起來。

        差不多兩年后,2015年年底,好消息傳來:嫦娥四號(hào)任務(wù)可以組織實(shí)施了。這意味著,自己將代表人類,首次到月球背面登陸巡視。剛聽到這個(gè)消息時(shí),它甚至有點(diǎn)飄飄然了。

        但很快,理性把它拉回到現(xiàn)實(shí):執(zhí)行任務(wù)要等到三年以后,這三年里,它必須保證自己的腿腳依然健壯,能經(jīng)受住萬里跋涉的艱辛以及月背生存的挑戰(zhàn)。

        說實(shí)話,這有點(diǎn)難。因?yàn)樗吹皆O(shè)計(jì)師們也犯了難:自己的產(chǎn)品幾乎與“嫦娥三號(hào)”同步生產(chǎn),到“嫦娥四號(hào)”計(jì)劃發(fā)射的2018年,已經(jīng)整整過去5年,超出了原有貯存期。

        到底是沿用原來的產(chǎn)品,還是重新投產(chǎn)?設(shè)計(jì)師們做起了試驗(yàn)。他們從貯存環(huán)境、機(jī)理分析、同狀態(tài)類似地面貯存產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證、其他型號(hào)技術(shù)調(diào)研等方面著手,結(jié)合“嫦娥四號(hào)”本身產(chǎn)品的熱試驗(yàn)、力學(xué)試驗(yàn)、展開試驗(yàn)等性能測(cè)試、驗(yàn)證,一項(xiàng)項(xiàng)地測(cè)試它的小身板是否還能經(jīng)得起折騰。

        ▲ “玉兔二號(hào)”準(zhǔn)備進(jìn)行試驗(yàn)

        ▲ 工作人員正忙碌在一線

        試驗(yàn)結(jié)果一方面讓“玉兔二號(hào)”大為開心:它性能良好,基本能夠滿足任務(wù)需要,可以直接沿用。另一方面,“玉兔二號(hào)”更加放心了:原來航天設(shè)計(jì)師們這么厲害,早就把我打造成了金剛之軀。

        2018年5月,“玉兔二號(hào)”聽到一個(gè)好消息:“鵲橋”中繼星上天了。它很清楚,這是設(shè)計(jì)師給它安裝的一部太空電話。它可以通過這座“鵲橋”,與地球上的親人們保持聯(lián)系。它開始迫不及待起來:好希望自己上戰(zhàn)場(chǎng)那一刻早點(diǎn)到來。

        又過了半年,“ 電話”經(jīng)過測(cè)試,通信毫無障礙。終于輪到自己上場(chǎng)了。2018年12月,它被放在“嫦娥四號(hào)”的懷抱中,搭乘長(zhǎng)三乙火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心轟轟烈烈地上路了。

        如今,站在月背之上,回想起這些跌宕起伏的經(jīng)歷,“玉兔二號(hào)”感慨萬千,也更加堅(jiān)定了不辱使命的決心。它加快效率,開始心無旁騖地做起事情來。

        很快,第一個(gè)午休時(shí)刻到來了。1月4日,月球表面迎來了正午時(shí)刻,太陽已經(jīng)升起很高了,溫度也逼近100攝氏度,說是“酷暑難當(dāng)”一點(diǎn)都不為過。為了防止自己變成一只“烤兔子”,“玉兔二號(hào)”調(diào)整太陽帆板方向,將它巧妙地從能量“加油站”變成一把隔絕熱量的“太陽傘”,趴下來睡著了。

        “玉兔二號(hào)”心里很明白,自己在月球上,有充足的睡眠時(shí)間。到了月夜,最低溫度可達(dá)零下180度,在沒有光照的漫長(zhǎng)黑夜里,對(duì)于依靠太陽能提供能量的它來說,如何依靠自身存儲(chǔ)的能量安全度過月夜將是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

        一個(gè)月夜相當(dāng)于地球上的14天。當(dāng)月夜降臨時(shí),“玉兔二號(hào)”會(huì)為自己找好棲身之所,收起桅桿,合上太陽翼,開始休眠。當(dāng)太陽緩慢地升起時(shí),它將被喚醒,開始14天忙碌的“東奔西走”探測(cè)工作。

        “玉兔二號(hào)”從來不為自己的能量擔(dān)憂。它采用了目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的高效三結(jié)砷化鎵太陽電池,光電轉(zhuǎn)換效率從原先的28.6%提升到30.84%。新的電池多個(gè)技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于原電池,其可靠性也已經(jīng)過多個(gè)型號(hào)的在軌及地面考核驗(yàn)證。

        “玉兔二號(hào)”還了解到,設(shè)計(jì)師為它定義了感知、移動(dòng)、探測(cè)、充電、安全、月晝轉(zhuǎn)月夜、休眠、月夜轉(zhuǎn)月晝等多種工作模式,以應(yīng)對(duì)不同工作環(huán)境、適應(yīng)不同工作狀態(tài)的要求。

        決定“搞點(diǎn)事情”

        1959年10月,蘇聯(lián)月球3號(hào)探測(cè)器首次一窺月球背面,傳回月球背面的第一張照片后,月球背面的“真容”第一次被揭開。

        1968年12月,美國(guó)“阿波羅10號(hào)”在進(jìn)行環(huán)月飛行時(shí),航天員首次親眼目睹月背。他描述說:“月球背面看起來像我在孩提時(shí)玩過一段時(shí)間的沙堆,它們?nèi)急环饋?,沒有邊界,到處是碰撞痕和坑洞?!?/p>

        ▲ 嫦娥三號(hào)著陸器拍攝的玉兔號(hào)月球車

        2019年1月,中國(guó)“嫦娥四號(hào)”首登月背,“玉兔二號(hào)”開始代表全人類展開第一次月球背面的漫步之旅。

        這一次,“玉兔二號(hào)”專程為月背而來。此外,“玉兔二號(hào)”還是來到月球的第七輛月球車。自打1973年之后,整整40年,再無月球車踏足月面。直到2013年,中國(guó)“玉兔號(hào)”月球車才最終打破月面長(zhǎng)久的沉寂。如今,“玉兔二號(hào)”是40年來的第二輛月球車。

        回想起這些,“玉兔二號(hào)”覺著自己必須拿出點(diǎn)真本事來,為人類留下點(diǎn)什么。

        按照最初的目標(biāo),“玉兔二號(hào)”遠(yuǎn)赴月背,不僅僅是為了寫下一句“到此一游”,而是真的要“搞點(diǎn)事情”。按照目前可以查詢到的資料,它要巡視探測(cè)的區(qū)域是月球背面的南極艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑。這是整個(gè)太陽系最大、最古老的撞擊盆地,保存了原始月殼的巖石,具有極高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。

        馮·卡門撞擊坑是盆地中的典型地貌類型,撞擊坑內(nèi)的釷、氧化鐵、二氧化鈦等含量均較高,同時(shí)物質(zhì)組成的異??臻g分布可能提供該地區(qū)火山活動(dòng)以及月殼活動(dòng)線索,有利于開展月殼活動(dòng)研究,并對(duì)月幔玄武巖起源研究有重要意義。因此,馮·卡門撞擊坑具有較高的科學(xué)探測(cè)價(jià)值,普遍被認(rèn)為是未來載人月球探測(cè)的候選著陸點(diǎn)之一。

        “真是任重而道遠(yuǎn)?。 ?/p>

        “玉兔二號(hào)”開始細(xì)數(shù)自己攜帶來的“法寶”:一共4件,包括國(guó)內(nèi)研制的全景相機(jī)、紅外成像光譜儀、測(cè)月雷達(dá)以及與瑞典合作的中性原子分析儀。

        對(duì)于這些法寶的功能,“玉兔二號(hào)”爛熟于心。全景相機(jī)是用于獲取巡視區(qū)的月表圖像;紅外成像光譜儀主要用于獲取巡視探測(cè)點(diǎn)的月表光譜數(shù)據(jù)和幾何圖像數(shù)據(jù);測(cè)月雷達(dá)是用于探測(cè)巡視路線上的月壤厚度和月殼淺層結(jié)構(gòu);中性原子分析儀用來進(jìn)行國(guó)際首次月表能量中性原子探測(cè)。

        臨行時(shí),嫦娥四號(hào)探測(cè)器項(xiàng)目執(zhí)行總監(jiān)張熇叮囑它的話言猶在耳邊:“因?yàn)闆]有別的月球車到過月球背面,所以不論是探地形還是探月壤成分,你得到的應(yīng)該都是人類第一次獲得的數(shù)據(jù)?!?/p>

        想到這些,這位登臨月背“第一兔”開始“兔不停蹄”地干起活兒來。

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