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月背工作满三年!嫦娥四号如何做到超期服役?来看它的“述职报告”
2022/01/17 08:16  央视新闻客户端  

  15日,嫦娥四号探测器已经进入月夜休眠,各系统状态良好。2019年1月3日,嫦娥四号探测器降落在月球背面艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑内,开启了探月之旅。到今天,嫦娥四号探测器在月背工作时间已超过了3年,其中,玉兔二号月球车也已经在月背行驶了上千米,可以说是超期服役。那么,未来还会有哪些任务要承担呢?

  嫦娥四号探测器于2019年1月3日成功软着陆在月球背面艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑,开展了人类历史上首次月背探测。它携带了全景相机、红外成像光谱仪等6台有效科学载荷,对月背地形地貌、月壤成分等进行了详细探测,目前已获取超过3800G科学数据。

  嫦娥四号任务地面应用系统副总设计师 温卫斌:按照我们任务周期是工作了38个月昼,我们目前通过各种的数据和探测数据来分析,它的状态是非常好的。着陆器上搭载目前长期工作的有两台载荷,是我们整个嫦娥四号探测器里面所有载荷工作时间应该是最长的,它的数据也是获取的是最多的。

  目前,玉兔二号月球车已经行驶超过1000米, 每个月昼平均行进40米左右,它也是目前在月球背面工作时间最长的航天器。未来,玉兔二号将继续朝着陆点西北方向行进。

  嫦娥四号任务地面应用系统副总设计师 任鑫:现在大方向就是西北方向的没有溅射物覆盖的一个玄武岩区域,离咱们目前大约还有一公里,可能还需要较长的一段时间才能到达。

  多项设计延寿命实现超期服役

  在嫦娥四号探测器发射之前,设计师给予玉兔二号的设计寿命为3个月,然而自从2019年成功着陆在月球背面以来,这只兔子已经工作了3年之久,远超出设计寿命。这么长时间,它能始终保持良好的工作状态,这是什么原因呢?

  我国航天器上使用的元器件产品都是优中选优,并且要将产品的性能设定为最高标准。

  嫦娥四号任务地面应用系统主任设计师 付强:在设计之初,对各个部件的选用都有很高的可靠性的一个要求,有一个较高的寿命和可靠性的一个保证。

  由于月球表面的温度在160摄氏度和零下180摄氏度之间,昼夜温差达到300多度。为此,工作人员对航天器设计了午休和月夜休眠两种休息模式,让嫦娥四号探测器更好适应月球的温度。

  嫦娥四号任务地面应用系统主任设计师 付强:经过了38个月昼的考验,我们的这一套工作程序流程的设计都是很合理的。

  此外,由于月球没有保护层,很多空间粒子会对月表的航天器产生影响。为了保证嫦娥四号和玉兔二号月球车的工作不受影响,在设计之初,它就增强了抗辐照性能。得益于这些保护,不仅可以延长航天器的使用寿命,同时对于采集数据的精准度也提供了保障。

  月球“神秘小屋”究竟为何物?

  前一段时间,月球上发现“神秘小屋”,一度成为网络热点。那这个“神秘小屋”究竟是什么呢?

  这就是月球“神秘小屋”的图片,它是由玉兔二号月球车在第36月昼拍摄到的。图片中可以看到,在月表地平线的位置,有一个类似房子形状的物体。

  嫦娥四号任务地面应用系统主任设计师 高兴烨:之所以在之前看起来像一个小房子,是因为拍摄的距离和角度造成的,石块是位于一个坡的顶部,咱们的嫦娥四号月球车是在坡的底部,所以说它是从下边往上看,正好咱们看到石块是在地平线上,当时角度来看(像)是一个矩形的,看起来像一个小房子。

  其实,“神秘小屋”的产生跟我们平时眼睛看东西,近大远小的原理类似。在受到光线、背景等多个因素的影响下,就会产生视觉上的错觉。在第38个月昼,玉兔二号月球车行进到了距离“小房子”10米左右的位置,拍到了小屋的真实面貌。

  嫦娥四号任务地面应用系统主任设计师 高兴烨:38月昼我们走近了看,这个不是一个小房子,实际上是一个石块。我们发现石块的宽度大概是20公分,高度大概是10公分,背后有一个比较大的撞击坑,这个撞击坑的直径大概是22米。

  其实,“神秘小屋”图像来自玉兔二号月球车日常环拍图像中的一部分。为了保证玉兔二号的安全和探测任务的顺利进行,每个月昼期间,它都会进行两次360度环拍,给规划好行进路线。

  拍摄图像超千幅记录沿途地貌

  玉兔二号月球车作为月球背面唯一的人类航天器,在月背行驶的3年时间里,它拍摄了超过1000幅图像,详细记录了一路走来的地形地貌,为进一步研究月球提供了价值丰富的数据资料。

  由于月球没有保护层,受到流星的撞击,从而形成了大大小小的撞击坑。玉兔二号月球车在一路的行走过程中,也拍摄到了多个不同时期形成的撞击坑地貌,这也为我们更进一步认识月球提供了更多线索。

  嫦娥四号任务地面应用系统副总设计师 任鑫:从玉兔二号拍摄的高分辨照片上看到很多典型地貌,比如说一些新的撞击坑,(直径)可以到几十米甚至几十厘米这样的量级。另外还有许许多多大大小小的石块。

  距离我们年代较短的撞击坑,最为明显的特征就是周围有很多石块。为了进一步了解较新的撞击坑,玉兔二号月球车会花费很长时间对它进一步进行探测。

  嫦娥四号任务地面应用系统副总设计师 任鑫:这个坑是在第8个月昼就发现它了,之后将近三个月来围绕它进行了一个非常详尽的探测。它这个细节拍得更清楚了,中间的暗色物质就比刚才的图要清晰很多。其中这块石头当时选择探测对象,利用光谱仪对它进行了拍摄,也对它的物质成分进行了详细分析。

  现在玉兔二号已经完成了第38月昼的工作,正处在月夜休眠模式。后续玉兔二号月球车还将继续向着陆点的西北方向行进,获取更多有效的探测数据。

  什么是月昼与月夜?

  15日开始,嫦娥四号探测器结束第38月昼工作,开始进入月夜休眠。什么是月昼与月夜呢?

  其实月球和地球相似,自身在不停旋转,这就形成了月球上的白天和夜晚,称作月昼与月夜。只不过和地球相比,月球的自转时间要慢得多。月球上的一天,相当于地球上的二十八天。也就是说,一个月昼大约等于地球上的十四天,而一个月夜同样等于地球上的十四天。从今天开始,未来的十四天时间,嫦娥四号探测器都会处于月夜休眠状态。此后,再开始它第39月昼的辛勤工作。

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责编:刘艳元

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