月背工作滿三年,嫦娥四號如何做到超服期役?專家回應

今天,嫦娥四號探測器已經進入月夜休眠,各系統狀態良好。2019年1月3日,嫦娥四號探測器降落在月球背面艾特肯盆地內的馮卡門撞擊坑內,開啟了探月之旅。到今天,嫦娥四號探測器在月背工作時間已超過了3年,其中,玉兔二號月球車也已經在月背行駛了上千米,可以說是超期服役。那麼,未來還會有哪些任務要承擔呢?

嫦娥四號探測器於2019年1月3日成功軟著陸在月球背面艾特肯盆地內的馮卡門撞擊坑,開展了人類歷史上首次月背探測。它攜帶了全景相機、紅外成像光譜儀等6台有效科學載荷,對月背地形地貌、月壤成分等進行了詳細探測,目前已獲取超過3800G科學數據。

嫦娥四號任務地面應用系統副總設計師 溫衛斌:按照我們任務周期是工作了38個月晝,我們目前通過各種的數據和探測數據來分析,它的狀態是非常好的。著陸器上搭載目前長期工作的有兩台載荷,是我們整個嫦娥四號探測器裏面所有載荷工作時間應該是最長的,它的數據也是獲取的是最多的。目前,玉兔二號月球車已經行駛超過1000米, 每個月晝平均行進40米左右,它也是目前在月球背面工作時間最長的航天器。未來,玉兔二號將繼續朝著陸點西北方向行進。
嫦娥四號任務地面應用系統副總設計師 任鑫:現在大方向就是西北方向的沒有濺射物覆蓋的一個玄武岩區域,離咱們目前大約還有一公里,可能還需要較長的一段時間才能到達。多項設計延壽命

實現超期服役

在嫦娥四號探測器發射之前,設計師給予玉兔二號的設計壽命為3個月,然而自從2019年成功著陸在月球背面以來,這隻兔子已經工作了3年之久,遠超出設計壽命。這麼長時間,它能始終保持良好的工作狀態,這是什麼原因呢?

中國航天器上使用的元器件產品都是優中選優,並且要將產品的性能設定為最高標準。

嫦娥四號任務地面應用系統主任設計師 付強:在設計之初,對各個部件的選用都有很高的可靠性的一個要求,有一個較高的壽命和可靠性的一個保證。

由於月球表面的溫度在160攝氏度和零下180攝氏度之間,晝夜溫差達到300多度。為此,工作人員對航天器設計了午休和月夜休眠兩種休息模式,讓嫦娥四號探測器更好適應月球的溫度。

嫦娥四號任務地面應用系統主任設計師 付強:經過了38個月晝的考驗,我們的這一套工作程序流程的設計都是很合理的。

此外,由於月球沒有保護層,很多空間粒子會對月表的航天器產生影響。為了保證嫦娥四號和玉兔二號月球車的工作不受影響,在設計之初,它就增強了抗輻照性能。得益於這些保護,不僅可以延長航天器的使用壽命,同時對於採集數據的精準度也提供了保障。

月球「神秘小屋「

究竟為何物?

前一段時間,月球上發現「神秘小屋」,一度成為網路熱點。那這個「神秘小屋」究竟是什麼呢?

這就是月球「神秘小屋」的圖片,它是由玉兔二號月球車在第36月晝拍攝到的。圖片中可以看到,在月表地平線的位置,有一個類似房子形狀的物體。

嫦娥四號任務地面應用系統主任設計師 高興燁:之所以在之前看起來像一個小房子,是因為拍攝的距離和角度造成的,石塊是位於一個坡的頂部,咱們的嫦娥四號月球車是在坡的底部,所以說它是從下邊往上看,正好咱們看到石塊是在地平線上,當時角度來看(像)是一個矩形的,看起來像一個小房子。

其實,「神秘小屋」的產生跟我們平時眼睛看東西,近大遠小的原理類似。在受到光線、背景等多個因素的影響下,就會產生視覺上的錯覺。在第38個月晝,玉兔二號月球車行進到了距離「小房子」10米左右的位置,拍到了小屋的真實面貌。

嫦娥四號任務地面應用系統主任設計師 高興燁:38月晝我們走近了看,這個不是一個小房子,實際上是一個石塊。我們發現石塊的寬度大概是20公分,高度大概是10公分,背後有一個比較大的撞擊坑,這個撞擊坑的直徑大概是22米。

其實,「神秘小屋」圖像來自玉兔二號月球車日常環拍圖像中的一部分。為了保證玉兔二號的安全和探測任務的順利進行,每個月晝期間,它都會進行兩次360度環拍,給規劃好行進路線。

拍攝圖像超千幅

記錄沿途地貌

玉兔二號月球車作為月球背面唯一的人類航天器,在月背行駛的3年時間里,它拍攝了超過1000幅圖像,詳細記錄了一路走來的地形地貌,為進一步研究月球提供了價值豐富的數據資料。

由於月球沒有保護層,受到流星的撞擊,從而形成了大大小小的撞擊坑。玉兔二號月球車在一路的行走過程中,也拍攝到了多個不同時期形成的撞擊坑地貌,這也為我們更進一步認識月球提供了更多線索。

嫦娥四號任務地面應用系統副總設計師 任鑫:從玉兔二號拍攝的高分辨照片上看到很多典型地貌,比如說一些新的撞擊坑,(直徑)可以到幾十米甚至幾十厘米這樣的量級。另外還有許許多多大大小小的石塊。

距離我們年代較短的撞擊坑,最為明顯的特徵就是周圍有很多石塊。為了進一步了解較新的撞擊坑,玉兔二號月球車會花費很長時間對它進一步進行探測。

嫦娥四號任務地面應用系統副總設計師 任鑫:這個坑是在第8個月晝就發現它了,之後將近三個月來圍繞它進行了一個非常詳盡的探測。它這個細節拍得更清楚了,中間的暗色物質就比剛才的圖要清晰很多。其中這塊石頭當時選擇探測對象,利用光譜儀對它進行了拍攝,也對它的物質成分進行了詳細分析。

現在玉兔二號已經完成了第38月晝的工作,正處在月夜休眠模式。後續玉兔二號月球車還將繼續向著陸點的西北方向行進,獲取更多有效的探測數據。

什麼是月晝與月夜?

今天(15日)開始,嫦娥四號探測器結束第38月晝工作,開始進入月夜休眠。什麼是月晝與月夜呢?

其實月球和地球相似,自身在不停旋轉,這就形成了月球上的白天和夜晚,稱作月晝與月夜。只不過和地球相比,月球的自轉時間要慢得多。月球上的一天,相當於地球上的二十八天。也就是說,一個月晝大約等於地球上的十四天,而一個月夜同樣等於地球上的十四天。從今天開始,未來的十四天時間,嫦娥四號探測器都會處於月夜休眠狀態。此後,再開始它第39月晝的辛勤工作。

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