揭秘嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器：密封圈防月塵
12月15日，嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器的著陸器和巡視器成功實(shí)現(xiàn)兩器分離和互拍，月球車“玉兔”即將開始在月球的科考生活。在荒涼的月球上，“玉兔”將面臨一系列困難。本報(bào)記者采訪有關(guān)專家，詳解“玉兔”將如何見招拆招。制導(dǎo)導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)：讓“玉兔”看清、辨明、走正
在月球上巡視，“玉兔”首先要解決三個(gè)問題：“我在哪里？”“我要去哪里？”和“我怎樣去到那里？”解決了這三個(gè)問題，才能在陌生的月面上看得清、辨得明、走得正。這三個(gè)問題，都由制導(dǎo)導(dǎo)航與控制分系統(tǒng)回答。
針對(duì)月面低重力、弱磁場(chǎng)、真空和輻射等環(huán)境，設(shè)計(jì)師最終確定了導(dǎo)航定姿定位方案，使巡視器擁有了辨明方向的能力，成為巡視器實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)和對(duì)地通訊的根本。針對(duì)月塵、陰影、揚(yáng)塵等問題，設(shè)計(jì)師們確定了由兩對(duì)相機(jī)組成的雙目立體視覺系統(tǒng)方案，并針對(duì)陰影情況，設(shè)計(jì)了新的設(shè)備，讓“玉兔”能看得清，看得遠(yuǎn)，視野寬。至于“怎樣去到那里”，設(shè)計(jì)師們最終確定了六輪驅(qū)動(dòng)和四輪轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)控制的控制方法：月球車的6個(gè)輪子可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，其中4個(gè)角輪還具有轉(zhuǎn)向能力。既控制月球車6個(gè)輪子協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，還考慮了月面松軟月壤下的輪土接觸力學(xué)關(guān)系、減少滑移和側(cè)滑等現(xiàn)象，最終可使月球車沿規(guī)劃路線安全到達(dá)目標(biāo)。
太陽(yáng)翼：可重復(fù)展開，收攏后像“保溫毯”
月球上的月晝持續(xù)約14天，溫度高達(dá)150攝氏度，月夜也持續(xù)約14天，溫度低至－180攝氏度。面對(duì)巨大溫差，“玉兔”將使用太陽(yáng)翼來(lái)應(yīng)對(duì)。月晝時(shí)，月球車在月面行駛并進(jìn)行一些科學(xué)探測(cè)活動(dòng)，這時(shí)就要求月球車的太陽(yáng)電池翼展開對(duì)日定向提供動(dòng)力，而在月午溫度較高期間，太陽(yáng)翼能豎起并展開為月球車遮陽(yáng)；月夜來(lái)臨，月球車停止行駛和工作進(jìn)入睡眠狀態(tài)，其“腹腔”內(nèi)的機(jī)電產(chǎn)品、設(shè)備完全暴露在極寒溫度下，這時(shí)候太陽(yáng)電池翼能夠收攏，就猶如在“腹腔”上蓋了一條毯子，起到保溫的作用。據(jù)技術(shù)人員介紹，目前，國(guó)內(nèi)航天器太陽(yáng)翼的展開大都是采用同一展開方向、一次性連續(xù)展開的方案，而嫦娥三號(hào)月球車的太陽(yáng)翼需要重復(fù)展開。月球車太陽(yáng)翼的研制面臨多個(gè)難點(diǎn)：受月球車運(yùn)載能力的限制，包含多個(gè)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的太陽(yáng)翼的重量必須不大于5.8千克；月面上還存在細(xì)小的月塵顆粒，侵入的月塵會(huì)加重活動(dòng)機(jī)械表面的磨損，降低機(jī)構(gòu)使用壽命，因此需要考慮月塵防護(hù)……最終確定了兩翼展開式設(shè)計(jì)方案，一邊的太陽(yáng)翼為一次展開并鎖定在位置上，另一邊的太陽(yáng)翼則可以重復(fù)展開。
密封圈：阻止月塵入侵
小小的月塵，對(duì)月球車來(lái)說，卻是大大的威脅。月塵是月球表面粒徑小于1毫米的顆粒，別看它個(gè)兒小，破壞力卻很強(qiáng)，它吸附在太陽(yáng)電池陣上就會(huì)導(dǎo)致輸出功率下降，吸附在月面巡視器表面就會(huì)導(dǎo)致熱控材料的散熱性能減弱，小小的防塵密封圈成為嫦娥三號(hào)在月球表面正常工作的必要保障。密封圈磨損將直接影響到月面巡視器的使用壽命。
對(duì)防止月塵的密封圈來(lái)說，普通的橡膠或者塑料無(wú)論是經(jīng)歷-180攝氏度的低溫還是150攝氏度的高溫都會(huì)發(fā)生老化、變形。機(jī)械密封仿佛是比較好的選擇，但機(jī)械密封太重太奢侈，被設(shè)計(jì)師們一票否決。因此，還得從輕盈的塑料和橡膠入手。但確定密封圈的原材料及配方并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過程，每一次新配比的材料都要經(jīng)過多項(xiàng)測(cè)試和考驗(yàn)，還需經(jīng)過硬度、磨耗系數(shù)等數(shù)項(xiàng)測(cè)試。最后，設(shè)計(jì)師們找到了合適的材料，圓滿解決了防塵密封圈的選材問題。
休眠喚醒：日出而作，日落而息
一個(gè)月夜長(zhǎng)達(dá)14天，在這14天的月夜里，如果僅依靠蓄電池提供能量，就需要自帶很大的蓄電池，而探測(cè)器重量又是受限制的。面對(duì)這一難題，研制人員提出了“休眠喚醒”的概念。依靠休眠喚醒功能，著陸器和巡視器日出而作，日落而息，而不用為能源的問題擔(dān)憂。太陽(yáng)緩緩升起，著陸器和巡視器便開始了忙碌的14天。著陸器在原地實(shí)施科學(xué)探測(cè)任務(wù)，巡視器則“東奔西走”開始探測(cè)。當(dāng)月夜降臨，它們各自關(guān)掉所有用電設(shè)備，最后關(guān)掉儲(chǔ)能設(shè)備蓄電池組，便進(jìn)入休眠狀態(tài)。漫長(zhǎng)的月夜里，它們“不吃不喝”，保存“體力”，等待著月晝醒來(lái)。月晝來(lái)臨，
它們醒后再喚醒自己帶的“裝備”，開始一個(gè)新月晝的勘測(cè)。
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