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由于地球、月球自轉(zhuǎn)周期不同，一個(gè)月夜相當(dāng)于地球上的14天之多。同時(shí)，月夜最低溫度可達(dá)零下180攝氏度。在這種情況下，如何為嫦娥三號(hào)探測(cè)器保暖，確保“玉兔”號(hào)月球車在14天后仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)成為關(guān)鍵。
休眠點(diǎn)要求高，“玉兔”刨坑調(diào)姿態(tài)
進(jìn)入月夜休眠前，“玉兔”能否找到休眠點(diǎn)，是其面臨的首個(gè)難關(guān)，這關(guān)系著它能否在下一個(gè)月晝被安全喚醒。
據(jù)北京航天飛行控制中心飛控大廳現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控人員介紹，“玉兔”對(duì)休眠點(diǎn)的要求極為苛刻，必須是個(gè)向陽(yáng)坡，需要滿足車頭方向、俯仰角度、滾動(dòng)角度三個(gè)要求——車頭要朝南偏東，車身要頭高尾低，車身的左右側(cè)傾在負(fù)2度到正1度之間。
“所謂的姿態(tài)，也是考慮到喚醒的時(shí)候，太陽(yáng)光應(yīng)盡量從它的東邊來(lái)，而且要照射到‘玉兔’號(hào)的太陽(yáng)翼，使巡視器獲得能源，這樣它才能啟動(dòng)自主喚醒程序。”嫦娥三號(hào)巡視器總體主任設(shè)計(jì)師申振榮說(shuō)。
“玉兔”有兩扇太陽(yáng)翼，有一扇在休眠時(shí)收起，另一扇則從軟著陸打開(kāi)后就一直維持不動(dòng)。“玉兔”將來(lái)能否從休眠中喚醒，就得靠這扇太陽(yáng)翼。當(dāng)下一個(gè)月晝來(lái)臨，太陽(yáng)照射角度和這扇太陽(yáng)翼的夾角滿足指定要求后，“玉兔”就會(huì)被叫醒。
在此次月夜臨近之際，巡視器測(cè)控人員沒(méi)有找到完全符合要求的休眠點(diǎn)，最終決定讓“玉兔”刨坑。在測(cè)控人員遙控下，“玉兔”一側(cè)車輪保持不動(dòng)，另一側(cè)車輪沿不同方向打轉(zhuǎn)，以此帶起月壤，“刨”出一個(gè)坑。
“‘刨坑’實(shí)質(zhì)上是為了調(diào)整‘玉兔’自身姿態(tài)，滿足休眠點(diǎn)對(duì)姿態(tài)角度的要求。”嫦娥三號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)副總指揮兼副總設(shè)計(jì)師張玉花說(shuō)。
專家表示，一旦“玉兔”進(jìn)入休眠，將會(huì)斷絕與地面的一切聯(lián)系，只有等“玉兔”自主喚醒后，才能恢復(fù)和地面的聯(lián)系。
“生爐子蓋被子”，“玉兔”應(yīng)對(duì)極低溫
順利進(jìn)入月夜休眠后，“玉兔”緊接著迎來(lái)第二個(gè)難關(guān)，就是如何應(yīng)對(duì)零下180攝氏度極低溫。
“漫長(zhǎng)的月夜里是沒(méi)有任何光照的，‘玉兔’號(hào)也就無(wú)處獲得能量。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們讓它攜帶了一個(gè)同位素?zé)嵩矗簿褪墙o它內(nèi)部生個(gè)‘爐子’。我們?cè)谂搩?nèi)還設(shè)計(jì)了兩個(gè)閥，打開(kāi)后就可以把同位素?zé)嵩窗l(fā)出來(lái)的熱傳導(dǎo)到艙內(nèi)，來(lái)提供月夜期間保溫所需要的熱量。這個(gè)同位素?zé)嵩纯梢猿掷m(xù)往外放熱，能將艙內(nèi)溫度提高到零下50攝氏度以上。”嫦娥三號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師孫澤洲說(shuō)。
孫澤洲介紹，為了確保熱量不外漏，著陸器和巡視器外面還包有多層隔熱組件，“如同日常生活中的被子，把機(jī)器整個(gè)給包起來(lái)。但這被子并不普通，而是雙向隔熱的。也就是說(shuō)，它能保證在月晝極高溫時(shí)外面熱量不能往里傳，月夜極低溫時(shí)里面熱量也不能往外漏”。
申振榮告訴記者，“玉兔”號(hào)月球車從北京時(shí)間26號(hào)2時(shí)左右開(kāi)始狀態(tài)設(shè)置，把不必要的設(shè)備收回艙中，“包括載荷都要關(guān)掉，這樣能減少用電量；還要進(jìn)一步把艙外的一些設(shè)備收回艙內(nèi)，便于在月夜提供一個(gè)好的溫度環(huán)境”。
“如果一切順利，經(jīng)過(guò)一個(gè)月夜后，當(dāng)太陽(yáng)光再次照射到月球虹灣‘嫦娥三號(hào)’著陸區(qū)域時(shí)，‘玉兔’號(hào)月球車通過(guò)獨(dú)特的‘喚醒電路’自動(dòng)啟動(dòng)，結(jié)束首個(gè)休眠，恢復(fù)各項(xiàng)功能。著陸器過(guò)月夜的原理大概也是這樣的。”張玉花說(shuō)。
《 人民日?qǐng)?bào) 》（ 2013年12月27日 09 版）
