月球温差达330摄氏度 “玉兔”见招拆招

　　12月15日，嫦娥三号月球探测器的着陆器和巡视器成功实现两器分离和互拍，月球车“玉兔”即将开始在月球的科考生活。在荒凉的月球上，“玉兔”将面临一系列困难。本报记者采访有关专家，详解“玉兔”将如何见招拆招。

　　制导导航与控制分系统：让“玉兔”看清、辨明、走正

　　在月球上巡视，“玉兔”首先要解决三个问题：“我在哪里？”“我要去哪里？”和“我怎样去到那里？”解决了这三个问题，才能在陌生的月面上看得清、辨得明、走得正。

　　这三个问题，都由制导导航与控制分系统回答。

　　针对月面低重力、弱磁场、真空和辐射等环境，设计师最终确定了导航定姿定位方案，使巡视器拥有了辨明方向的能力，成为巡视器实现能源供应和对地通讯的根本。

　　针对月尘、阴影、扬尘等问题，设计师们确定了由两对相机组成的双目立体视觉系统方案，并针对阴影情况，设计了新的设备，让“玉兔”能看得清，看得远，视野宽。

　　至于“怎样去到那里”，设计师们最终确定了六轮驱动和四轮转向协调控制的控制方法：月球车的6个轮子可独立驱动，其中4个角轮还具有转向能力。既控制月球车6个轮子协调运动，还考虑了月面松软月壤下的轮土接触力学关系、减少滑移和侧滑等现象，最终可使月球车沿规划路线安全到达目标。

　　太阳翼：可重复展开，收拢后像“保温毯”

　　月球上的月昼持续约14天，温度高达150摄氏度，月夜也持续约14天，温度低至-180摄氏度。面对巨大温差，“玉兔”将使用太阳翼来应对。

　　月昼时，月球车在月面行驶并进行一些科学探测活动，这时就要求月球车的太阳电池翼展开对日定向提供动力，而在月午温度较高期间，太阳翼能竖起并展开为月球车遮阳；月夜来临，月球车停止行驶和工作进入睡眠状态，其“腹腔”内的机电产品、设备完全暴露在极寒温度下，这时候太阳电池翼能够收拢，就犹如在“腹腔”上盖了一条毯子，起到保温的作用。

　　据技术人员介绍，目前，国内航天器太阳翼的展开大都是采用同一展开方向、一次性连续展开的方案，而嫦娥三号月球车的太阳翼需要重复展开。月球车太阳翼的研制面临多个难点：受月球车运载能力的限制，包含多个机构产品的太阳翼的重量必须不大于5.8千克；月面上还存在细小的月尘颗粒，侵入的月尘会加重活动机械表面的磨损，降低机构使用寿命，因此需要考虑月尘防护……最终确定了两翼展开式设计方案，一边的太阳翼为一次展开并锁定在位置上，另一边的太阳翼则可以重复展开。

　　密封圈：阻止月尘入侵

　　小小的月尘，对月球车来说，却是大大的威胁。月尘是月球表面粒径小于1毫米的颗粒，别看它个儿小，破坏力却很强，它吸附在太阳电池阵上就会导致输出功率下降，吸附在月面巡视器表面就会导致热控材料的散热性能减弱，小小的防尘密封圈成为嫦娥三号在月球表面正常工作的必要保障。密封圈磨损将直接影响到月面巡视器的使用寿命。

　　对防止月尘的密封圈来说，普通的橡胶或者塑料无论是经历-180摄氏度的低温还是150摄氏度的高温都会发生老化、变形。机械密封仿佛是比较好的选择，但机械密封太重太奢侈，被设计师们一票否决。因此，还得从轻盈的塑料和橡胶入手。但确定密封圈的原材料及配方并不是一个简单的过程，每一次新配比的材料都要经过多项测试和考验，还需经过硬度、磨耗系数等数项测试。最后，设计师们找到了合适的材料，圆满解决了防尘密封圈的选材问题。

　　休眠唤醒：日出而作，日落而息

　　一个月夜长达14天，在这14天的月夜里，如果仅依靠蓄电池提供能量，就需要自带很大的蓄电池，而探测器重量又是受限制的。面对这一难题，研制人员提出了“休眠唤醒”的概念。依靠休眠唤醒功能，着陆器和巡视器日出而作，日落而息，而不用为能源的问题担忧。

　　太阳缓缓升起，着陆器和巡视器便开始了忙碌的14天。着陆器在原地实施科学探测任务，巡视器则“东奔西走”开始探测。当月夜降临，它们各自关掉所有用电设备，最后关掉储能设备蓄电池组，便进入休眠状态。漫长的月夜里，它们“不吃不喝”，保存“体力”，等待着月昼醒来。月昼来临，它们醒后再唤醒自己带的“装备”，开始一个新月昼的勘测。