“嫦娥”和“玉兔”的工作揭秘并通過(guò)UHF聯(lián)系 - 全文

落月后，“嫦娥”和“玉兔”怎么聯(lián)系？專家介紹，科研人員為它們建立了UHF頻段通信鏈路，有些類似陸地上的“WIFI”。

“嫦娥”還將做此前歷次探月尚未做過(guò)的事情——白天在月亮上看星星。此外，“玉兔”將按照月球節(jié)奏，工作半個(gè)月休息半個(gè)月。

工作揭秘

1、兩器互拍以觀測(cè)各自狀態(tài)

為何要進(jìn)行“嫦娥”“玉兔”間的互拍？航天專家龐之浩表示，之所以要這么做，是通過(guò)互拍向全世界表明中國(guó)的兩個(gè)月球探測(cè)器確實(shí)踏踏實(shí)實(shí)在月面著陸，并且工作了。

探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁稱，兩器互拍有很多重要的意義，除了證明探測(cè)器確實(shí)在月面著陸外，還要觀測(cè)自身的狀態(tài)，“很多航天器和衛(wèi)星發(fā)射了以后自己看不到自己，我們之前發(fā)射了一個(gè)伴星就是為了看天宮一號(hào)，因?yàn)樽约河泻芏酄顟B(tài)需要確認(rèn)。”

吳偉仁稱，一般航天器身上的相機(jī)看不到自己的全景，這時(shí)就需要從其他角度對(duì)其進(jìn)行拍攝。比如會(huì)出現(xiàn)的情況是月球上的塵土?xí)粫?huì)落在探測(cè)器上的相機(jī)上，“這些我們并不清楚，所以需要另一個(gè)相機(jī)對(duì)應(yīng)拍攝。”吳偉仁說(shuō)。

2、全景相機(jī)3米內(nèi)能拍米粒

為實(shí)現(xiàn)更好的拍攝效果，肩負(fù)重任的地形地貌相機(jī)和全景相機(jī)都能拍彩照?！版隙稹鄙系脑虑虻匦蔚孛蚕鄼C(jī)只有620克重，但這個(gè)小相機(jī)拍攝距離是5米到無(wú)窮遠(yuǎn)，拍攝速度可達(dá)到每秒10張，還可以拍攝動(dòng)態(tài)圖像，所拍視頻的效果和監(jiān)控?cái)z像頭差不多。

“玉兔”攜帶的相機(jī)叫全景相機(jī)，是一對(duì)兒，相當(dāng)于兩只眼睛，安裝在巡視器桅桿上，可360度旋轉(zhuǎn)和90度俯仰拍攝周邊圖像。

全景相機(jī)的拍攝范圍是3米到無(wú)窮遠(yuǎn)，可謂“眼里不容沙子”，3米之內(nèi)有個(gè)小米粒都逃不過(guò)它的眼睛。但全景相機(jī)并不是通過(guò)一張照片就把著陸器完全拍下來(lái)，而是要拍幾十上百?gòu)垐D片，再拼接出整個(gè)著陸器的外形來(lái)。

3、6輪搖臂車更易調(diào)整重心

什么是搖臂？航天專家龐之浩介紹，月球車在遇到地形不平的情況下通過(guò)搖臂能夠調(diào)整重心。那為什么用滾輪行駛，而不是履帶或其他形式？為什么是6個(gè)輪子？龐之浩解釋說(shuō)，這樣相對(duì)科學(xué)高效。

龐之浩介紹，玉兔號(hào)月球車的輪子是網(wǎng)狀的，一邊行駛一邊可以把沙子漏掉，如果遇到坡，小坡可以爬過(guò)去，大坡要繞著走。履帶雖然爬坡能力比較強(qiáng)，但也比較沉，運(yùn)載火箭的壓力就會(huì)比較大，發(fā)射成本也更高。

龐之浩還提到，蘇聯(lián)的月球車是8個(gè)輪子，美國(guó)的載人月球車是4個(gè)輪子，現(xiàn)在六個(gè)輪子的比較多，因?yàn)橛龅秸系K或路面不平時(shí)，如果兩個(gè)輪子懸空還能保障行走。

4、兩器之間“WIFI”聯(lián)系

落月后，“嫦娥”和“玉兔”之間怎么聯(lián)系？除了通過(guò)地面“打長(zhǎng)途”，科研人員還為二者之間建立了UHF頻段通信鏈路，有些類似陸地上的“WIFI”。

嫦娥三號(hào)探測(cè)器系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師孫澤洲介紹，通俗講，這是兩器之間的無(wú)線鏈路，通過(guò)無(wú)線電進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且是單向的，由“玉兔”把數(shù)據(jù)傳給“嫦娥”。這是中國(guó)首次在地外天體表面開(kāi)展器間通信，UHF接收機(jī)主要功能是接收并解調(diào)巡視器向著陸器發(fā)送的遙測(cè)數(shù)據(jù)及科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)，這也是中國(guó)第一臺(tái)月面無(wú)線通信接收設(shè)備。

因?yàn)樵虑虮砻娲罅康脑聣m對(duì)信號(hào)傳輸會(huì)有干擾，因此UHF頻段發(fā)射出的信號(hào)極強(qiáng)，能穿透浮塵直達(dá)月面。

5、緩慢移動(dòng)防止揚(yáng)起月塵

乘坐阿波羅號(hào)登月的宇航員曾這樣描述月球：月亮上沒(méi)有風(fēng)，月塵揚(yáng)起后，會(huì)長(zhǎng)時(shí)間懸浮在半空中落不下來(lái)。

月塵帶有靜電，容易吸附在巡視器表面或侵蝕巡視器的活動(dòng)部件，因此防塵密封圈就變得格外重要。由于月塵直徑不足1毫米，甚至只有幾微米，因此必須把密封圈的尺寸做到恰到好處。研制人員足足花費(fèi)兩年才找到合適的配方，他們對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的每一種配方都進(jìn)行了高溫壓縮永久變形測(cè)試、壓縮耐寒系數(shù)測(cè)試、耐熱空氣老化測(cè)試等多項(xiàng)測(cè)試后，終于確定下來(lái)。

航天專家稱，做設(shè)計(jì)的時(shí)候就對(duì)月塵有所考慮，之所以讓探測(cè)器緩慢的移動(dòng)，就是怕月塵揚(yáng)起較高的高度。同時(shí)，探測(cè)器和著陸器上的相機(jī)高度都比較高，也可以有效防護(hù)相機(jī)被月塵所遮蓋。

6、“嫦娥”將白天看星星

嫦娥三號(hào)將做一件此前歷次探月尚未做過(guò)的事情，那就是在月亮上看星星。著陸器攜帶的紫外月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，將承擔(dān)月基光學(xué)天文觀測(cè)的科學(xué)任務(wù)，這是人類首次實(shí)現(xiàn)依托地外天體平臺(tái)開(kāi)展自主天文觀測(cè)。

西安光機(jī)所月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡副指揮楊建峰介紹，在地球上看星星必須在夜深人靜、雜散光很少的時(shí)候，但在月球上由于夜間無(wú)光、無(wú)電，設(shè)備基本都處于休眠狀態(tài)，因此必須在白天看星星。而白天太陽(yáng)照射光線強(qiáng)烈，星星看上去比較弱，但月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡克服了這一環(huán)境。

月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡副主任設(shè)計(jì)師阮萍介紹，這架望遠(yuǎn)鏡重達(dá)10多公斤，可實(shí)現(xiàn)對(duì)同一目標(biāo)的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)，也可掃視深空，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同天區(qū)的觀測(cè)。

在月亮上看星星有什么優(yōu)勢(shì)呢？阮萍介紹，一是月球自轉(zhuǎn)比地球緩慢，自轉(zhuǎn)一周需要27天多，長(zhǎng)時(shí)間自轉(zhuǎn)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)目標(biāo)長(zhǎng)達(dá)300多小時(shí)的持續(xù)跟蹤，可以得到更多的數(shù)據(jù)；二是月球表面沒(méi)有大氣干擾，月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在近紫外波段工作，地球上無(wú)法實(shí)現(xiàn)次波段的深空觀測(cè)。

7、兩器上國(guó)旗為特殊材質(zhì)

據(jù)嫦娥三號(hào)官方微博介紹，嫦娥三號(hào)攜帶的中國(guó)國(guó)旗可不簡(jiǎn)單，需要用特殊材質(zhì)，才能保證高低溫都不會(huì)壞掉，而且還不能做得很大。

著陸器和月球車身體上都印著一幅五星紅旗，當(dāng)月球車駛上月面后，將行駛到著陸器周圍多個(gè)不同位置，月球車用全景相機(jī)，進(jìn)行互拍，這也是五星紅旗第一次出現(xiàn)在地球以外的天體上。

有報(bào)道稱兩器互拍時(shí)，將拍下對(duì)方身上的五星紅旗。對(duì)此專家澄清說(shuō)：首次互拍只有著陸器可以拍到“玉兔”身上的國(guó)旗，而著陸器的國(guó)旗貼在另一面，要待月球車環(huán)繞180°后，才能到達(dá)著陸器正南方，拍下另一面國(guó)旗的圖像。

網(wǎng)絡(luò)對(duì)話

“玉兔”每月工作半個(gè)月

昨天，中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所研究員劉建忠在嫦娥三號(hào)官方微博上解答網(wǎng)友提出的各種問(wèn)題，解答嫦娥“三姑娘”和“玉兔”月球車的工作計(jì)劃和工作狀態(tài)。

網(wǎng)友：嫦娥三號(hào)會(huì)從月球表面拍攝我們美麗的地球嗎？

劉建忠：如果條件合適的話，應(yīng)該會(huì)拍攝。

網(wǎng)友：月球不是半個(gè)月黑夜半個(gè)月白天嗎？玉兔號(hào)就只能休息半個(gè)月工作半個(gè)月嗎？

劉建忠：是這樣的，休息半個(gè)月，工作半個(gè)月。

網(wǎng)友：為什么嫦娥三號(hào)和玉兔號(hào)探測(cè)器帶的是相機(jī)？為什么不帶攝像機(jī)上去呢？

劉建忠：攜帶的相機(jī)有照相和攝像兩種模式，到需要的時(shí)機(jī)會(huì)通過(guò)地面指令切換其工作模式。

網(wǎng)友：玉兔號(hào)會(huì)采集月壤進(jìn)行研究嗎？

劉建忠：確切地說(shuō)，玉兔號(hào)將對(duì)月球表面的土壤和巖石進(jìn)行研究。主要包括兩個(gè)方面內(nèi)容，第一就是要對(duì)它的物質(zhì)成分進(jìn)行探測(cè)，利用玉兔號(hào)所攜帶的紅外成像光譜儀和粒子激發(fā)X射線譜儀來(lái)完成；第二就是要對(duì)它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)，利用測(cè)月雷達(dá)來(lái)完成。

網(wǎng)友：這次我們會(huì)采月球的土壤返回么？

劉建忠：這次不會(huì)進(jìn)行采樣返回，采樣返回是探月工程三期的任務(wù)。