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揭秘“玉兔”身上的高科技装备沙龙国际

  周日出格筹谋

  12月14日晚,嫦娥三号探测器带着“玉兔号”月球车翩然落月,让传播千年的斑斓成为现实。

  接下来,“玉兔”将分开“嫦娥”的怀抱,摸索这片奇异的地盘。

  记者近日从“玉兔号”的研制单元——中国航天科技集团公司领会到,为让它能正在月球健康糊口、完成使命,科技人员考虑得详尽入微,并给它配备了各类高科技配备。

  密封圈帮“玉兔”抵御月尘

  阿波罗号宇航员登月后回忆说,飞船着陆的一刹那,四周扬起的月尘使他惊呆了。

  因为月球上没有风,且沉力只要地球的六分之一,月尘扬起来后会长时间悬浮正在半空中。这让科技人员不由担心:“玉兔”正在月面步履,会带起多大的扬尘?对它的“健康”会形成多大影响?

  为此,航天科技集团总环部模仿月尘项目组通过手艺攻关,对实空下月球车三种斑纹车轮的临界起尘点、转速取起尘高度的试验纪律、扬尘颗粒的速度矢量、扬尘颗粒的尺寸范畴、扬尘颗粒的活动轨迹和范畴等开展了研究。通过计较批改,初次正在国内得出月面前提下三维车轮扬尘参数,为后续探月工程月球车扬尘问题供给了主要参考。

  研究发觉,这些曲径小于1毫米的月尘,力不容小视。特别是到月球车的勾当部件,将形成部件的非常磨损,降低其利用寿命。防尘密封圈因而成为“玉兔”一般工做的需要保障。

  该集团公司八院承担了这项工做,起首面对的难题是材料。月面十分恶劣,且不说高实空、强辐射等特点,光是150摄氏度到零下180摄氏度的温差,脚以将各类通俗材料拒之门外。同时,登月产物对轻量化有严酷要求,这也解除了过于复杂的机械密封手段。

  科技人员仍是选择了轻巧的塑料和橡胶,但为其配方大费周章。每次新配比的材料都要颠末硬度、磨耗系数等多项测试。颠末不竭摸索,终究将选材问题处理。

  密封圈的设想也是难点。稍微松一点,灰尘会侵入;稍微紧一点,不只添加勾当关节的摩擦阻力,还会加大本身磨损。月球车共有6种分歧尺寸的勾当关节需要防尘密封,科技人员针对各关节的分歧尺寸、分歧转速、沙龙国际分歧力矩、分歧安拆部位等,细化了对密封圈的手艺要求,并别离对其各项机能进行试验,不竭优化改良。颠末两年时间、60多次试验,他们做出了从副唇双密封层的立异设想,完成了双密封圈安拆以及密封唇过盈量优化,可确保防尘密封结果。

  乘导轨分开“嫦娥”怀抱

  登月后,“玉兔”想要“四周撒欢”,先得从“嫦娥”身上下来。但它位于嫦娥三号顶部,怎样下是个问题。

  科技人员为它设想了两根转移机构悬梯导轨,只需它能切确地将左左车轮别离行驶到两根导轨上,连结不变,就能平安达到月面。

  但其实,想要连结不变并不简单。一是嫦娥三号的最终着陆点未必平展,若是呈现倾斜,两根导轨之间也会具有倾斜角度;即便落点地势较平,正在悬梯导轨的过程中,月球车车轮也可能滑动,万一滑落,后果不胜设想。

  为防止呈现如许的悲剧,航天科技集团八院科技人员对月球车静态不变性开展了攻关。他们从车轮的棘爪入手,使其能取导轨悬梯上的棘齿咬合,再引入“dsp+fpga”架构设想和模块化电机驱动设想,提高节制精度,确保车轮零转速连结,就能让月球车稳稳地停正在导轨上。

  除了用于平安分手,“玉兔”脚上的棘爪还有帮于提高它的通过能力。月面上的地形千奇百怪,不只有平原,还有崎岖的山峦、高卑的高地,都笼盖着几十厘米至几十米厚的月壤。月壤松软、干燥,呈沙土状,通俗车轮很容易下陷或打滑,提高车轮的曲径和宽度,又势必添加分量。科技人员提出了这种带有棘爪的筛网轮设想构思,颠末挂钩牵引力、顺应性、承载力等测试,结果出人预料。

  正在月球车行驶和越障能力方面,科技人员采用了转向的构型方案。若是单侧某一车轮越过20厘米高的妨碍时,月球车能正在差动机构和摇臂做用下被动顺应月面地形,让所有车轮均取月面接触。即便行进间某个轮子被卡住,沙龙国际娱乐其他驱动的车轮也能协帮它脱节窘境。

  细密“大脑”为“玉兔”标的目的

  开展月面探测,“玉兔”必需随时控制三个问题:“我正在哪?”“我要去哪?”和“我怎样去?”这需要一个细密的“大脑”。我国首套巡视探测gnc系统担任了此项沉担。

  该系统由航天科技集团五院花费十年研发而成,让“玉兔”能看得清、辨得明、走得正。

  晓得本人的,这是月球车实现能源供应和对地通信的底子。但月面具有低落力、弱、实空和辐射等特点,正在地球使用成熟的指南针、仪等手段都不成用,加之月球车有严苛的分量和功耗束缚,其定位体例的选择更是难上加难。科技人员颠末持久调研论证,走访了多家国内机械人和野外车辆研究院所,完成了上千次数学仿实,最终找到了适合月球车的定姿定位方案,并确定了器目标。

  想晓得“我要去哪”,要求月球车具备一双敞亮的“眼睛”,让它能正在目生的月面看清四周的地形。五院研发了我国首套月球双目视觉正在轨三维恢复系统。该系统具有两个镜头,能把“看”到的二维地形消息颠末处置运算后,变成三维坐标消息。虽然月面被灰尘笼盖,纹理不清;太阳斜照,地面上暗影遍及,但正在这双“眼睛”的协帮下,“玉兔”照样能精确地分辨妨碍。

  目标地确定了,怎样去?“玉兔”必需本人寻找一条平安的道。科技人员找遍了国表里所有能查到的径规划方式,一一进行合用性研究和仿实验证,最终提出了本人的径规划方式。但找到了,还要具备精确沿径行驶的能力。“玉兔”采用的是六轮摇臂式挪动安拆,六个轮子都能驱动,此中四个角轮能够转向,但除了本身活动能力外,考虑月面松软月壤下的轮土接触力学关系,削减滑移等现象。针对这些要素,科技人员设想了十多种活动节制律,颠末千余次仿实验算,最终确定了协调的节制方式,实现了对规划径的精确节制。

  太阳翼白日遮阳晚上保暖

  白日工做完了,“玉兔”正在晚上也要“睡觉”,此时,它奇特的太阳电池翼能够阐扬“被子”的做用。

  因为月夜温度可低至零下180摄氏度,月球车进入睡眠形态后,沙龙365其“腹腔”内的设备若是完全正在极寒下,必然被损坏。为此,“玉兔”会把太阳电池翼收拢,裹正在“肚子”上保暖。

  比拟目前国内大大都航天器太阳翼的一次性展开方案,“玉兔”如许能反复展开的太阳翼,给科技人员带来了更大挑和。

  通过立异设想、频频论证和不竭改良,科技人员最终确定了两翼展开式设想方案,-y太阳翼为一次展开并锁定正在-190°;+y太阳翼可反复展开,除实现对日定向功能外,还能正在月夜休眠阶段收拢至零位形态保温、正在月午温度较高期间能竖起展开到90°遮阳,这正在其他航天器上从未使用过。

  为了太阳翼顺应月面恶劣的,科技人员一方面添加地面试验的次数,另一方面还提高了地面试验的难度。好比温度顺应方面,地面试验中做到了零下200摄氏度到165摄氏度,以确保产物的靠得住性。

  正在地球制月宫开展演习

  虽然给“玉兔”带上了大量“户外配备”,科技人员仍担忧它难以顺应月球。怎样办?干脆制一座“月宫”让它练习训练一下。航天科技集团实施的地面验证试验,成为此次试验使命的一大亮点。

  要最大程度地营制月面,除了低落力、跨越300摄氏度温差的凹凸温、超高实空等要素外,光是模仿月壤、月貌就让科技人员大费周章。

  月壤颗粒的中值粒径大约正在40至200微米之间,平均约70微米。科技人员翻阅了大量材料,拔取了多种火山灰进行比对,正在阐发矿物构成、化学成分、类似的颗粒粒度、机械强度、密度和力学机能等物理特征,并分析价钱、运输前提等外部要素后,拔取了东北的火山灰做为模仿月壤。他们把分歧中值粒径的模仿月壤按照试验需求铺拆正在分歧区域,最终建成了月表分析描摹尝试室。

  正在这间灰尘飞扬、没有空调的尝试室里,科技人员伴随“玉兔”开展了艰辛的锻炼。仅挪动分系统极限能力试验行驶里程就累计跨越20公里,爬坡次数、越障次数各达到700多次,一个个数据让月球车的平安系数不竭提高。有这些充实、结实的前期工做为根本,相信“玉兔”必然能正在月球上做出出色表示。

  (科技日报12月14日电)

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