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松鼠的空天随笔

 
 
 

日志

 
 

命运多舛的玉兔   

2014-01-25 17:41:07|  分类: Discuz |  标签: |举报 |字号 订阅

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[视频]“嫦娥三号”任务 完成第二月昼工作 再次月夜休眠
【嫦娥三号再次月夜休眠】记者从国防科工局获悉,嫦娥三号着陆器和“玉兔”号月球车完成第二月昼工作,再次迎来月夜。今天凌晨,月球车按地面指令完成月夜模式设置,进入月夜休眠。此前,嫦娥三号着陆器于昨天凌晨进入“梦乡”。
但在休眠前,受复杂月面环境的影响,月球车的机构控制出现异常,有关方面正在组织专家进行排查
命运多舛的玉兔 - squirrel - 松鼠的空天随笔
感谢POCKN的图,玉兔恐怕只能硬挺着过这个寒冷的月夜了

原定设计寿命3个月,也就是3个月昼和3个月夜的玉兔月球车,现在一半时间就出现了机械故障,当然要是钻牛角尖,也可以说2/3寿命,毕竟如果只有3个月寿命,最后一个月夜到底发生什么情况根本无所谓了。现在还没有公开玉兔到底什么控制机构出现问题,不过小道消息说,桅杆放不下来。综合玉兔巡视器的情况考虑,也不外是两种情况:桅杆起降装置故障放不下来,或是太阳能帆板驱动机构故障无法盖上盖子,这真是糟透了,虽然还不是最糟糕的情况。

命运多舛的玉兔 - squirrel - 松鼠的空天随笔
玉兔的结构图,舱底有导热流体回路,过夜时桅杆会放到舱内,太阳翼盖上保温,但现在......
背景资料:
玉兔号的热控分系统由导热流体回路、隔热组件、散热面设计、电加热器、同位素热源等组成,可使月球车的舱内温度始终控制在+55~-20℃之间。

如果的确是桅杆无法放入舱内,或是盖子无法盖上的话,玉兔巡视器主桅杆上的导航相机、定向天线和全景相机三个载荷就要在这个寒冷月夜要冻坏了,那玉兔的机动能力肯定要大受影响。玉兔巡视器的全景相机是一套双眼视觉系统,它由两台单机组成,安装在“玉兔”号桅杆上,利用月球车桅杆360°的旋转和90°的俯仰获得周边多幅图像,通过图像拼接获得巡视区的全景图像,实现从3米到无穷远的清晰成像,两器互拍时拍摄嫦娥三号着陆器的就是这两台全景相机,它还用于对周围地形地貌环境进行勘测,获取巡视器周围月表的三维影像,为玉兔规划行驶线路提供依据。玉兔巡视器的导航相机也是由左右两个相机组成,它堪称玉兔巡视器的导航仪,负责对“玉兔”号行驶路线的偏差进行修正和控制;玉兔巡视器的避障相机同样是由左右两个相机组成,固定并联置于玉兔车体围栏的下方。如果全景相机和导航相机冻坏了,玉兔巡视器要继续行驶,就不得不使用避障相机等并非专用的传感器勉强替代了。

这种情况下,玉兔巡视器要机动可以利用已有的大量照片模拟一下周围的三维全景环境,小心翼翼的再利用避障相机的探测信息慢慢挪。桅杆上的定向高天线出问题的话,无法对地面快速传输数据,只能通过嫦娥三号着陆器中转,就更不能走远了。我以前看玉兔用RHU,想着它说不定能有几年甚至更久寿命,估计会在基本任务结束后月面远航的美好想法,现在只能做白日梦了。虽然嫦娥和玉兔已经超过指标不需要月昼中午的午睡,但RHU和两项流体回路是对舱内加热,如果放不进起来那肯定是没什么保温效果了,只能期待奇迹么?

昨天(25日)晚好好想了下,发现情况恐怕并没有最初想象的那么糟糕。虽然全景相机和导航相机多半要冻坏了,但玉兔巡视器的机动能力受到的影响并不是太大。根据现有资料,玉兔巡视器只计划在嫦娥三号着陆器的视野内活动,至少前三个月如此,也就是说第三个月昼肯定要在视野内行驶。
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玉兔不会离开着陆器的视野
 
嫦娥三号的地形地貌相机虽然设计寿命15天,没打算过夜,但着陆相机对预定勘测区域已经进行了成像,极紫外相机也拥有一定的地形地貌拍摄能力,可以为玉兔巡视器的行驶提供一定的依据。

背景资料:

 降落相机用于在着陆器动力下降过程中,在2km~4m各个高度获取着陆区域的光学成像,即月貌特征图、地形地貌图像,从而分析着陆区月表的地形地貌和区域地质情况。它仅在着陆过程中使用,并给月球车要走的路径拍一个详细的地图,对月貌特征进行黑白成像。
极紫外相机是世界上首次在月球上应用。它既可拍摄月球的地形地貌,也能在飞行过程中拍摄地球

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如上图,着陆相机已经为玉兔预定行走区域拍摄了影像图

更重要的是,玉兔巡视器的避障相机和红外成像光谱仪届时肯定可以用,它们也可以作为全景和导航相机失效后的备份,提供虽然并不那么宽广和清晰,但也可以用的探测能力。苏联的Lunokhod月球车,使用4个电视摄像机同样进行了月球行驶,而且是无其他支持下的远距离行驶,其中一号活了11个月行驶10.5千米,二号行驶了42千米。玉兔和嫦娥三号对周围已经拍摄了大量地形地貌照片,就在附近几百米转圈,安全性还是很有保证的,不太可能掉哪个陨石坑里摔死。

如果玉兔巡视器在2月11日左右正常苏醒的话,玉兔的机械臂、测月雷达和红外成像光谱仪,还有机械臂上的粒子激发X射线谱仪理论上还都能用,可以在第三个月昼继续科考工作。不知道嫦娥三号任务发射前对这种情况做的预案是什么,能不能挽回至少让导航相机活过这个寒冷的月夜。毕竟如果只是关不上太阳能帆板这个盖子,舱底的二相回路还可以继续加热,只不过肯定无法维持-55到20度的正常温控环境,这样的环境下定向天线多半是能挺过去,而4部相机说不定也能有一部甚至两部挺过来。不过如果是桅杆放不下来,那恐怕只能期待定向天线挺过去了,导航和全景相机肯定无法度过14天的寒冷月夜。

从目前的资料看RHU和温控加热回路是经过舱底加热的,我是局外人不知道地面模拟的细节,如果桅杆放不下来外加盖子盖不上,会不会出现散热过多的问题,影响到其他被月夜需要加热的设备呢?既然避障相机、红外成像光谱仪尤其是粒子激发X射线谱都在车体外部,也会有更严重的散热问题,玉兔舱盖关不上散热过多,让避障相机、红外成像光谱仪和粒子激发X射线谱等载荷受到牵连无法安然过夜的可能性恐怕不大。但如果真出现这样的结果,让所有载荷全损的话,那我们就只能在十多天后太阳照常升起的时候给玉兔写悼词了
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