摘要:一句“我坏掉了”让地球上十几亿人为之担心。这是2014年1月25日,远在38万公里之外的月球车“玉兔”发的微博。这个意外出现的故障,让“玉兔”号在原地动弹不得。
一句“我坏掉了”让地球上十几亿人为之担心。这是2014年1月25日,远在38万公里之外的月球车“玉兔”发的微博。这个意外出现的故障,让“玉兔”号在原地动弹不得。
它还能思考,还能工作,还能源源不断地向地球上传输各种数据信号,唯独四肢动弹不得。虽然不能继续行走了,不过原本设计寿命只有3个月的玉兔,此后却超期服役两年半,在月球上整整坚持了972天。
传回来的各种数据更是超过了10 TB,这比地球上99.99%的电脑容量都大,可想而知玉兔号在月球上的工作力度之强。今天我们就来回顾一下“玉兔”号月球车的一生。
行走的巡视探测器
在说“玉兔”号之前,先来简单说一下围绕月球探索的几种类型。最初的方式是卫星绕月飞行,其类型就跟绕着地球运行的卫星类似,在空中俯瞰月球,利用携带的高精度摄像机拍摄月面照片,好比是在给月球拍写真照。
第二种类型就是登陆。抵达月球表面采用的航天设备就是登陆器,我国常用的说法是着陆器,比如携带“玉兔”号月球车到达月球表面的正是嫦娥三号着陆器。
这种航天设备虽然也能抵达月球表面,但是它不能够四处走动,它的主要功能不是巡视。着陆器具备返回功能,在月球上采集的月壤可以利用着陆器上的设备重新回到地球。
第三种类型正是像“玉兔”号这样的月球车了,你可以把它想象成是一种遥控车,安装有轮子,可以在月面上行走,通过巡视的方式对月球进行探测。
听起来似乎不难,但是你别忘了,地球到月球的距离远达38万公里,遥控这辆车,中间的信号传输难度之大,普通人难以想象。除此之外,月球表面的环境相比地球相当的恶劣,不光能杀死生物,哪怕是像“玉兔”号这样的机器设备也抵挡不住。
月球车后来意外出现故障,正是因为月面上环境的干扰影响。那么,月球上的环境究竟有多可怕呢?咱们接下来挨个来看,并且逐一解释这种恶劣的环境会对月球车产生哪些影响。
在月球上温暖的太阳成了持续扫射的“加特林”
在地球上,人类和动物感受到的太阳是温暖的,那是因为地球的四周有一层厚厚的大气层,隔绝了太阳辐射。而且地球周围还有磁场的保护,从而避免了太阳直接对地球的“轰击”。
月球就没有这么幸运了,每天面对太阳,就好像面对一把超大号的“加特林”,因为太阳的各种辐射,持续不断的对月球进行着冲击扫射。
没有大气层和磁场的保护,数以亿万计的太阳粒子像子弹一样倾泻在月球表面。“玉兔”号到达月球表面,首先遭遇的就是太阳粒子的扫射。
从时间上来看,玉兔号是在2013年12月15日登陆月球的,2014年1月25日报告了故障。而 2013年到2014年,恰好是太阳风猛烈喷射的时期。无数的太阳粒子有可能会穿透“玉兔”号的保护设备,甚至是破坏内部的电子器件。
不过从后来的分析来看,太阳粒子的持续轰击,并没有给“玉兔”号造成直接影响。真正对其构成影响的还有月面上的其他恶劣环境。
可怕的温差高达300多摄氏度
当年的“玉兔”号抵达月球并没有马上投入工作,按照地球上的时间,它整整休息了4天后才开始行走的。主要是为了让月球车适应月面上的温度以及温度差。
这只兔子抬头看看太阳,立刻就能感受到高达110℃ 的炽热,甚至于这个温度能够达到130℃。然而,这是太阳能够照射到兔子身体部位的温度,如果是照射不到的地方,比如月球车的背面,温度最高也只有零下10℃。
所以,月球车不同的部位感受到的温差高达100多摄氏度。如果是在夜晚没有太阳的情况下,月面上的温度会下降到零下180℃,温差一下子达到了300多摄氏度。如此之大的温差,月球车上的各个零部件必须得经受住忽冷忽热的考验。
温差大还是其次,关键还有月球上的时间和地球上的时间完全不同。地球上每24小时经历一次昼夜更替,但是在月球上,其自转周期和地球完全不同。
比如一个夜晚的时长,如果换算成地球上的时间,可以长达14天,将近15天。在如此漫长的黑暗里,温度极低,还会让月球车丧失能量源。
这只兔子要依靠太阳能才能行走工作,“玉兔”号上拥有太阳能电池板,而且还有锂离子蓄电池,就是可以把太阳能转化成电能储存起来。
没有发生故障之前,“玉兔”号总共休息了20天,在黑夜里需要节约能源,需要切断相关仪器的电源,减少不必要的开机耗电。到了白天,收集太阳能储存起来,“玉兔”号才能够行走和工作。这只兔子在月面上走走停停,换算成地球上的时间,一共持续了21天。
也就是说,“玉兔”号抵御住了月面上极端温差的袭击。除了温度恶劣,还有另外更可怕的东西。
像刀子一样的月尘
地球上有尘土,月球上也不例外,哪怕月球车行进的速度很慢,还是很容易带起大量的月尘,这些细小的月壤颗粒能够进入甚至覆盖月球车所载仪器设备。
一旦附着在设备上根本清除不掉,机械结构可能会被卡死,密封机构可能会失效,光学系统的灵敏度也会下降,由此引发的故障将会是一系列的。
值得一提的是,由于月球上引力小,从而会导致月球车和月面的摩擦力下降,车轮有可能会打滑,这反倒更容易扬起月尘。所以,嫦娥三号着陆器在到达月面后,整整等了一天,才打开了天文望远镜等一系列光学设备,就是在等待月尘沉降下来。
月尘虽然是尘土,但是棱角锋利,所以破坏力极大,一旦引发机械故障,就会是致命的。“玉兔”号出现故障以后,在此前的分析中科学家就猜测,应该是带有静电的月尘进入了机械结构的内部,最终影响到了控制电路,导致月球车不能走动。
情况真的是如此吗?实际上,后来还出现了另外一种说法。
“玉兔”号因飙车出现了故障?
到了2024年,网上突然出现了一种说法,说是当年地面上的操控人员太过于兴奋,控制玉兔号在月面上飙车,然后把一根电缆的绝缘皮刮破了,最终导致短路。
这个观点还搬出了嫦娥五号探测器系统副总指挥张玉花教授来背书,称飙车的说法就是张教授说的。实际情况真的是这样吗?肯定不是啊,在月球上飙车想想就不可能。如果真的是飙车的话,为什么“玉兔”号走了21天,全部行驶的距离还不到115米呢?
首先是操作指令根本不可能这么快,因为信号的传输有延迟。地球距离月球远达38万公里,任何信号的传输延迟时间都在1秒以上,在这个过程中,月球车行驶根本不可能快起来。
其次,月球车的主要任务是探测而不是走路。车上搭载了全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪等多种科学探测仪器,所以每行走一步,月球车都会停下来对周边探测一番。
正因为行走的太慢,平均算下来,月球车每小时只向前移动20公分左右,这只兔子完全就是在挪动,而不是在行走,更不可能飙车。那么问题来了,故障究竟是怎么产生的呢?实际上还是跟温差有一定的关联。
故障出现后,地面的科研人员反复进行推测复盘,确实有一段电缆因为月球的温差缘故,导致外面的绝缘皮逐渐变软拉长。
于是电缆就越来越下垂,而月球车在行进的路上正好碰到了一块石头,垂下来的电缆就勾在了石头上。这样一来,最终导致电缆破损,然后出现短路,也就失去了电能供应,不能行走了。
大众理解的“玉兔”号,在月面上持续行走。实际的方式,每走一步就会停下来,通过携带的相机进行拍照,然后再把信息传回到地球上。地面科研人员要经过综合判断才做出指令,决定下一步朝哪个方向走。
每前进一步至少需要7个小时的等待,而每一步最多只往前走7米,因此整个过程显得极其缓慢,而那根电缆应该就是在行进的过程中勾住了石头,最终导致短路。
至于网上所传的飙车的说法,实际上是张玉花教授在2020年的一场科普活动中提到了月球车一直向前开而不会倒车,整个探测过程进度很猛。于是传来传去,进度猛就变成了月球车开的猛,最终变成飙车。
专家的解释最终被误读,甚至在网上被过度的调侃,信息传播也就越来越失真,这种不严肃的传播方式是不值得提倡的。
结语
“玉兔”号虽然后来不能动弹,但是它一直在带病工作,对周边的探测一刻也没有停止。
经历着昼夜更替,“玉兔”也一直在休眠和醒来,一直持续到2016年7月31日,原先设计寿命3个月的月球车,超期服役两年多的时间,最后才停止了和地球上的联系。
玉兔的使命就此完成,它在广寒宫里长睡不醒了……
来源:说宇宙