張嘉豪
2013年12月14日21時(shí)11分,嫦娥三號(hào)在月球正面的虹灣以東地區(qū)著陸。2013年12月15日凌晨,嫦娥三號(hào)搭載的“玉兔”號(hào)月球車成功與嫦娥三號(hào)進(jìn)行器件分離。12月15日晚,正在月球上開展科學(xué)探測工作的嫦娥三號(hào)著陸器和“玉兔”號(hào)月球車進(jìn)行互成像實(shí)驗(yàn),“兩器”順利互拍,嫦娥三號(hào)任務(wù)取得圓滿成功?!坝裢谩碧?hào)月球車,在月面“走”起來,進(jìn)行巡視探測。
月球車通過輪子“行走”,輪子上面是一個(gè)“箱子”,兩側(cè)分別有兩扇能活動(dòng)的太陽能板,中間有一個(gè)“桅桿”,上面有它的“眼睛”——相機(jī)。此外,還有一個(gè)機(jī)械臂,能做簡單的探測活動(dòng)。月球車整體構(gòu)成相當(dāng)于一個(gè)100公斤的“公交車”,搭載20公斤的儀器在工作。月球車能在月面方圓3公里的范圍內(nèi)行走10公里,還能繞過障礙,這樣的活動(dòng)將被看作中國第一次在月球留下“足跡”。月球車,底部被安裝了雷達(dá)裝置,可以探測到距離月球表面幾百米的深處,探測月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
車輪結(jié)構(gòu)克服翻車
月球重力只有地球的六分之一,表面月壤松軟,這要求設(shè)計(jì)月球車時(shí)要避免沉降和翻車。為此,月球車輪上花紋經(jīng)過特殊處理。
因?yàn)樵虑蛏系椭亓?,月球車更容易顛覆,所以設(shè)計(jì)時(shí)要保證不管遇到什么障礙都要讓車輪和月面接觸,這樣不容易翻車。月球車遇到難以攀爬的障礙時(shí)會(huì)選擇繞行,這樣很少會(huì)翻車。
被卡時(shí)前腿抬起自救
月球上可以預(yù)知的障礙有斜坡、臺(tái)階、壕溝、松軟路面等。面對(duì)這些障礙,月球車一般都是輪腿復(fù)合式,在腿前腳的部位安裝輪子,類似哪吒腳踩的風(fēng)火輪。上坡時(shí),月球車可抬腿爬行,最高可以爬30度的坡。
2012年4月,美國勇氣號(hào)火星車就被卡在火星上。因此,月球車也面臨著被卡的危險(xiǎn)。
當(dāng)然,萬一月球車被卡,它也會(huì)自動(dòng)采取多套自救措施。比如,假如它掉到溝里,它的輪腿復(fù)合式系統(tǒng)就可能伸開,試著自己爬上來。
新型材料要耐巨大溫差
據(jù)悉,月球車受到輻射加熱,極限溫度可達(dá)150℃。未受光部位,溫度則為零下130℃~零下160℃,月球夜間可達(dá)零下180℃,有些地區(qū)甚至達(dá)零下200℃。
溫差很大易造成材料變形,所以制造月球車的材料要做到“同性不冷焊,異性不裂斷”。這就是說,同種材料,在真空高低溫下,可能會(huì)“冷焊”粘在一起,而合金材料不同物質(zhì)會(huì)分離造成斷裂。所以,在選擇材料時(shí),必須避免這些情況。
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(小博士)