嫦娥月夜蘇醒要過幾道關

本報特約記者 杭添仁圖片說明：月球車還需要度過多個月夜。 玉兔號月球車和嫦娥三號著陸器分別于11日和12日成功自主喚醒，標志著中國突破了探測器月夜生存技術。據專家介紹，為度過月夜進行的休眠和喚醒，并非簡單地按動電源鍵，它背后隱藏著巨大的技術難關。 月球車休眠注意事項多 嫦娥三號在落月后面臨的最大難關就是如何經受住月球晝夜極端溫差的考驗而“存活”下來。月球的一天約相當于地球的28天，而且14天是陽光普照的白天，14天是寒冷的黑夜。白天溫度可達150攝氏度，夜間溫度會降到零下180攝氏度。所以月夜對嫦娥三號是嚴峻考驗，長時間在零下180攝氏度的環境下，所有電子儀器都會被凍壞。另外，月夜期間也不能用太陽電池來發電保溫。 為此，只能依靠探測器自身的熱控系統來“保持體溫”。2013年12月25日11時和12月26日05時23分, 在北京航天飛行控制中心的精準控制下，嫦娥三號著陸器和玉兔號月球車先后完成月夜模式設置。這時著陸器和月球車都處于斷電關機狀態，斷電前著陸器和月球車已各自折疊原本展開的一扇太陽電池翼，它的作用相當于“蓋被子”, 這種“包裹式睡眠”有助于保護各種儀器不被凍壞。進入休眠后，由探測器內部的“同位素熱源”釋放熱能，相當于在內部“生爐子”；而“氣液兩相流體回路熱控系統”則負責將熱源產生的熱量以最大效率傳導到各個部位，使艙內溫度保持在零下50攝氏度到零上50攝氏度之間。 休眠前，月球車還要由地面控制尋找休眠地點并擺出合適的“睡姿”。如果車體向左傾斜太多，太陽剛升起玉兔號就被喚醒，有些設備的溫度還較低，不能正常工作。如果車體向右側傾斜過多，那么太陽升到很高月球車才被喚醒，溫度超過上限，有些設備就很難工作了。因此玉兔號的月夜休眠點要滿足三個要求：一是車頭朝南稍偏東；二是月球車要頭高尾低；三是車體的左右側傾要在負2度到正1度之間。為滿足第三個要求，玉兔號還自行營造了一個合適的“休眠小窩”：它的左側車輪保持不動，右側車輪沿不同方向打轉，以此帶起月壤，“刨”出一個坑。這樣，本來過于左傾的玉兔號向右傾斜了約3度，滿足休眠要求。月球車率先被喚醒 太陽相對月球也是東升西落。經過漫長的休眠后，從東邊射來的陽光照在月球車和著陸器的太陽電池翼上產生電流，當太陽電池翼輸出功率達到喚醒閾值時，它們就能按照預定程序將綜合電子、測控等關鍵設備通電開機，恢復與地面的通信聯系，告訴地面科研人員它們“醒了”。“起床”后，它們還要及時把蓋在身上的太陽電池翼掀開散熱，以免設備溫度過高，影響后續任務的開展。隨后，科研人員再向月球發送信號，設置月球車和著陸器的工作狀態。 2014年1月11日5時9分和1月12日8時21分，玉兔號月球車和嫦娥三號著陸器在受光照后先后自主喚醒。它們安全度過長達14天的第一個月夜的極低溫環境，表明中國成功突破探測器月夜生存技術。著陸器之所以比月球車“起床”晚是因為半個月前月夜降臨的時候，科研人員有意把著陸器和月球車的太陽電池翼設定在不同角度上。當太陽升起后，陽光先照射到月球車太陽電池翼、后照射到著陸器太陽電池翼，即月球車先充電，所以它先被喚醒。還將經歷多次月夜休眠 在第二個月晝工作期間，玉兔號月球車和嫦娥三號著陸器轉入以科學探測為牽引的任務階段。著陸器經過測試，將轉入長期管理階段，按需完成與地面和與月球車之間的通信。同時月球車和著陸器上的科學儀器分時展開科學探測。比如對附近的大石塊進行精確探測，著陸器搭載的極紫外相機、月基光學望遠鏡也將展開科學考察工作。不過并非所有儀器都需要經過月夜的考驗，例如著陸器上的地形地貌相機工作壽命只有15天，它在第一個月晝內就完成所有科學探測使命，不需要度過月夜。據介紹，月球車的設計壽命是3個月，這意味著它在月球至少要經歷3次月夜休眠和再喚醒。著陸器的設計壽命是1年，意味著它在月球至少要經歷12次月夜休眠和再喚醒。▲