工藝很苛刻——
每個部件“錙銖必較”,全部實現“中國制造”,國產率達100%
“玉兔”的相貌超乎想象,建造之難也超乎想象。
從技術難度上來看,“玉兔號”堪稱我國史上最難造的“車輛”——因為每一個環節,差不多都是一項技術創新。
從制造工藝上來講,“玉兔號”堪稱我國史上最嚴苛的“車輛”——因為每一個部件都“錙銖必較”,超重5克以上要報總設計師批準。
從零起步,滿目空白。整整10年時間,一大批科研人員傾盡心血,完成了這個由移動、電源、熱控等8個分系統組成的“杰作”——能夠耐受月表真空、強輻射和高溫差等極端環境的月球車。
試舉一例,為了適應月球惡劣“路況”,“玉兔號”對“車輪”要求極高。僅此一項攻關,科研人員就絞盡腦汁。研制中,科研人員曾拿出四輪、六輪、八輪以及履帶式等幾十種方案。最終,“六輪獨立驅動,四輪獨立轉向”的方案,憑借高可靠和低重量的完美結合一舉勝出。
中國探月工程總設計師吳偉仁說:“玉兔號”實現了全部“中國制造”,國產率達到100%。
本領很高強——
具備20度爬坡、20厘米越障能力,可耐受300攝氏度溫差
仰望夜空,明媚的月亮婀娜溫情。然而,月亮之上,卻沒有想象中的浪漫。無風、無雨、無空氣,而且冷熱劇變,這就是真實的月面環境。
“月球重力是地球的六分之一,表面土壤非常松軟,凹凸不平,有石塊、有隕石坑,還有陡峭的高坡。在這種環境中,月球車既不能打滑,更不能翻車。”全程參與研制的主任設計師肖杰說。
想要克服這些困難,“玉兔號”必須具備“眼觀六路、耳聽八方”“獨立思考、自主判斷”的本領。
肖杰介紹,“玉兔號”有4只“眼睛”,分別是全景相機和導航相機。通過相機“觀察”周圍環境,對月面障礙進行感知和識別,然后對巡視的路徑進行規劃。遇到超過20度的斜坡、高于20厘米的石塊或直徑大于2米的撞擊坑,能夠自主判斷安全避讓。
月球車在月面“行走”風險重重,月壤細粒會大量揚起,形成月塵,一旦附著很難清除。月塵可能引起月球車很多故障,包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。
在月表形貌綜合模擬試驗控制室,記者看到一片高低起伏的綿軟“沙子”。為模擬月球環境,科研人員特地從長白山運回與月球表面物質成分相近的火山灰,并通過鋼絲吊掛月球車,模擬微重力環境。
“我們試驗了幾千次,就是為了確認哪種車輪的構型更適應月球環境。”肖杰說,“‘玉兔號’在月面巡視時采取自主導航和地面遙控的組合模式,不僅可以自主前進、轉彎、后退,還可以原地打轉、橫向側擺,確保在危機四伏的月面上暢行無阻。”
此外,月球晝夜溫差非常大,白晝時溫度高達150攝氏度,黑夜時低至零下180攝氏度。為適應極端環境,“玉兔號”月球車利用導熱流體回路、隔熱組件、散熱面設計、電加熱器、同位素熱源,可耐受300攝氏度的溫差。