玉兔二号再刷新我国探测器行走记录登月背有多难
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随着我们国家航天事业的不断发展,我们在航天领域中不断的有所突破,在探月的工程中也是一而再的刷新了记录,近日玉兔二号再刷新我国探测器行走记录,那么接下来就由 星座知识 为大家详细介绍下情况吧!
玉兔二号再刷新我国探测器行走记录
4月1日从中国国家航天局探月与航天工程中心获悉,嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车顺利完成第十六月昼科学探测工作,分别于3月31日17时30分和8时25分完成月夜设置,进入第十六月夜休眠期。
本次月昼期间,嫦娥四号着陆器工况正常,能量平衡,有效载荷月表中子及辐射剂量探测仪、低频射电频谱仪按计划开机工作,地面接收科学探测数据正常。
第十六月昼期间,“玉兔二号”月球车搭载的科学载荷开机正常,继续开展月表红外成像、中性原子测量以及巡视路线月球次表层、月壤及月壳浅层结构探测等科学任务。“玉兔二号”月球车按照探测规划路径继续向着陆器西北方向移动,目前累计行驶里程424.455米。科研人员将在本月夜对探测数据进行科学分析,后续科学成果将及时发布。
登陆月背到底有多难
虽然,苏联与美国已经完成了对月背的成像工作,但在嫦娥四号登陆月背之前,一直没有航天器造访这片古老的神秘之地,其中一个主要原因就是通信障碍。由于月球自身的阻挡,地球上的测控站无法与月背建立无线电通信,也就无法对飞越或着陆月背的航天器进行测控。形象地说就是,月球背面不在“服务区”内。
为解决这一难题,必须建立一座崭新的连接地球和月背的“通信基站”。经过专家们的反复论证,最终决定在环绕地月拉格朗日L2点的Halo轨道上放置一颗“鹊桥”中继星。地月拉格朗日L2点是地月系统中的5个平动点之一,位于地球至月球连线的延长线上,与地球、月球的位置相对固定。由于平动点特殊的动力学特性和在三体问题中相对固定的几何位置,决定了它在停泊中转、中继通信、天文观测、星际转移等深空探测任务中,具备独特的工程应用价值。
“鹊桥”中继星是我国首颗、也是世界首颗地球轨道外专用中继卫星。2018年5月21日发射后,在地面的控制下,完成了地月转移、月球借力转向、Halo轨道捕获等关键控制,成功实现了环绕Halo轨道的飞行。在完成在轨精度和指向测试后,具备了实现地面深空站和月背数据中继的能力。“鹊桥”这座通信桥梁的架通,使我国航天器的月背软着陆最终从美好的设想开始变为现实。
玉兔二号代表人类成功造访月背
嫦娥四号任务位于我国探月工程“绕、落、回”三步走中的第二阶段。此前,嫦娥一号、嫦娥二号实现了第一阶段的绕月目标,嫦娥三号成功降落虹湾,成为我国第一个软着陆的无人登月探测器。2018年12月8日2时23分,长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心腾空而起,把嫦娥四号送入预定轨道,正式拉开人类探测月背的大幕。
2019年1月3日,嫦娥四号着陆器搭载玉兔二号到达月背,并于当年1月11日完成两器互拍,标志着嫦娥四号圆满完成任务。在此之后,玉兔二号就承担起对月背巡视探测的主要任务。作为首辆登陆月背的月球车,玉兔二号走出的每一步都在刷新人类纪录,传回的每一张照片都在开拓着人类视野。
仅仅降落月背,“走两步”、拍几张片子,并不能满足我们探索的欲望。操控玉兔二号进一步探测,才是北京航天飞行控制中心月球车“驾驶员”们的目标。但月背最远距离地球40多万公里,在如此长距离情况下开月球车,可不像在地面行驶那么简单,这就不得不有效利用月背遥操作技术。
作为控制玉兔二号的主要手段,月背遥操作技术包括感知、规划、执行、休眠、唤醒五大部分。感知就是使用月球车的导航相机对月球进行拍照成像。由于导航相机的双目结构,可以在同一时间拍摄两张照片。根据这两张照片,地面人员可以还原出月面的数字影像图,从而判断出月面地形的具体情况,包括撞击坑的宽窄、深浅,石块的大小、距离等信息。
在拍照感知到玉兔二号所处周围环境信息后,地面控制人员依据月面数字影像图和科学家团队确定的探测目标点,按月球车的越障、爬坡等通过能力,规划出一条月球车行驶的安全路径,并设定从起点至终点的各个导航点。这一过程,就像是在确定目的地以后,导航定位系统根据地图和所处的周围环境,规划出一条最优的抵达路线。
确定好路线以后,接下来就到了实施层面。北京航天飞行控制中心的遥操作人员将规划结果转换成控制指令,通过地面深空站发送到“鹊桥”中继星,再由“鹊桥”中继星将指令转发给月背的玉兔二号月球车,玉兔二号在接到指令后就会按指令完成移动工作。
在对玉兔二号的操作过程中,大家经常听到休眠和唤醒两个动作,从字面理解,就仿佛是生命体的生物本能。而玉兔二号实质上是一个精密的月球探测机器人,怎么也需要这样的操作?这和月球的客观环境相关。月球的一天为27个地球日左右,其中一半为白天,称之为月昼;另一半为黑天,即月夜。在月夜期间,月面温度将降至-190℃左右。在过低温度下工作,会对月球车及其搭载的科学设备造成损害。为确保玉兔二号的安全,要控制其在月夜到来前在休眠区进入休眠状态,让车体收拢桅杆和一侧太阳帆板,使用同位素温差电池对设备进行月夜保温,使之以安全姿势进入“梦乡”,即为休眠。
当太阳升起,月昼到来时,玉兔二号也该“起床”工作了,也就是唤醒操作。随着月球车太阳帆板受到阳光照射,当其发电功率达到一定值后,月球车将自主唤醒,并主动向中继星发出通信信号,告诉地面的“驾驶员”们:“我醒来了!”地面工作人员收到信号后,就会给它发送指令,完成唤醒状态设置。玉兔二号就这样展开了“新一天”的工作。