解密“玉兔”号月球车
张嘉豪
2013年12月14日21时11分,嫦娥三号在月球正面的虹湾以东地区着陆。2013年12月15日凌晨,嫦娥三号搭载的“玉兔”号月球车成功与嫦娥三号进行器件分离。12月15日晚,正在月球上开展科学探测工作的嫦娥三号着陆器和“玉兔”号月球车进行互成像实验,“两器”顺利互拍,嫦娥三号任务取得圆满成功。“玉兔”号月球车,在月面“走”起来,进行巡视探测。
月球车通过轮子“行走”,轮子上面是一个“箱子”,两侧分别有两扇能活动的太阳能板,中间有一个“桅杆”,上面有它的“眼睛”——相机。此外,还有一个机械臂,能做简单的探测活动。月球车整体构成相当于一个100公斤的“公交车”,搭载20公斤的仪器在工作。月球车能在月面方圆3公里的范围内行走10公里,还能绕过障碍,这样的活动将被看作中国第一次在月球留下“足迹”。月球车,底部被安装了雷达装置,可以探测到距离月球表面几百米的深处,探测月球内部结构。
车轮结构克服翻车
月球重力只有地球的六分之一,表面月壤松软,这要求设计月球车时要避免沉降和翻车。为此,月球车轮上花纹经过特殊处理。
因为月球上低重力,月球车更容易颠覆,所以设计时要保证不管遇到什么障碍都要让车轮和月面接触,这样不容易翻车。月球车遇到难以攀爬的障碍时会选择绕行,这样很少会翻车。
被卡时前腿抬起自救
月球上可以预知的障碍有斜坡、台阶、壕沟、松软路面等。面对这些障碍,月球车一般都是轮腿复合式,在腿前脚的部位安装轮子,类似哪吒脚踩的风火轮。上坡时,月球车可抬腿爬行,最高可以爬30度的坡。
2012年4月,美国勇气号火星车就被卡在火星上。因此,月球车也面临着被卡的危险。
当然,万一月球车被卡,它也会自动采取多套自救措施。比如,假如它掉到沟里,它的轮腿复合式系统就可能伸开,试着自己爬上来。
新型材料要耐巨大温差
据悉,月球车受到辐射加热,极限温度可达150℃。未受光部位,温度则为零下130℃~零下160℃,月球夜间可达零下180℃,有些地区甚至达零下200℃。
温差很大易造成材料变形,所以制造月球车的材料要做到“同性不冷焊,异性不裂断”。这就是说,同种材料,在真空高低温下,可能会“冷焊”粘在一起,而合金材料不同物质会分离造成断裂。所以,在选择材料时,必须避免这些情况。
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(小博士)