這里有松軟的細(xì)沙和低矮的沙丘,這里異常干燥、寸草不生,這里白天酷熱夜晚寒冷,這里是中國最像月球的地方。
在中國西北庫姆塔格沙漠與羅布泊交界處,科學(xué)家們建立了試驗(yàn)場(chǎng)。即將漫步月球的“玉兔”號(hào)月球車就曾經(jīng)在這里通過各種測(cè)試。
為何要在沙漠中試驗(yàn)
嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器副總設(shè)計(jì)師賈陽說,中國研制月球巡視器還是第一次。為確保任務(wù)的完成,設(shè)計(jì)師開展了多項(xiàng)地面試驗(yàn),外場(chǎng)試驗(yàn)是其中最重要的項(xiàng)目之一。
“我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中盡可能地模擬了真實(shí)的月球表面,對(duì)巡視器的性能進(jìn)行了充分驗(yàn)證。但是這個(gè)環(huán)境操作人員非常熟悉,即使沒有看到清晰的圖像信息,也可以憑借經(jīng)驗(yàn)控制巡視器?!辟Z陽說。
他說:“為避免這個(gè)問題,我們要到外場(chǎng)去構(gòu)制一個(gè)未知的環(huán)境,讓操作人員看不到各種障礙的情況,完全根據(jù)圖像處理來判斷并操控巡視器行進(jìn)。此外,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)場(chǎng)地有限,沙漠中可以對(duì)月球車的長(zhǎng)距離行駛、巡視探測(cè)能力進(jìn)行試驗(yàn),月球車可以走到公里級(jí)?!?/p>
按計(jì)劃,嫦娥三號(hào)將于12月中旬在月球相對(duì)平坦的虹灣區(qū)著陸,這里是其他國家尚未勘察過的空白。
嫦娥三號(hào)探測(cè)器由著陸器和月球車組成,著陸器上配置了地形地貌相機(jī)、降落相機(jī)、月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和極紫外相機(jī);月球車則攜帶了全景相機(jī)、測(cè)月雷達(dá)、紅外成像光譜儀和粒子激發(fā)X射線譜儀。嫦娥三號(hào)將開展一系列科學(xué)探測(cè)任務(wù),包括月表形貌與地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查、月表物質(zhì)成分和可利用資源調(diào)查、地球等離子體層探測(cè)和月基光學(xué)天文觀測(cè)等。
“玉兔”號(hào)月球車重約140公斤,有6個(gè)主動(dòng)輪,可駛過20厘米高的石頭,最快每分鐘走3.3米。
沙漠試驗(yàn)場(chǎng)是如何選出的
科研人員全面分析了地理、氣象資料,尋找中國可能符合要求的試驗(yàn)地點(diǎn)。
“我們綜合考慮了幾個(gè)因素。”賈陽說,“首先沙子的顆粒要細(xì),月壤顆粒的平均直徑是70微米,跟頭發(fā)絲差不多?!?/p>
“其次我們要選最干燥的沙漠。有些沙漠地下含有水分,沙子會(huì)有板結(jié)。雖然中國沙漠面積比較大,但是很多地方都是有草的,這是我們不期望的,因?yàn)樵虑蛏蠜]有草。所以我們選擇降雨量最小的地方?!辟Z陽說。
此外,還有一個(gè)試驗(yàn)要求就是不能有大風(fēng),因?yàn)樵虑蛏蠜]有風(fēng)。“我們查了所有沙漠的平均風(fēng)速,遴選在試驗(yàn)季節(jié)平均風(fēng)速最小的地方?!?/p>
在中國,滿足這些條件的有幾個(gè)沙漠,比如:塔克拉瑪干。但科研人員還要考慮沙丘的形狀?!拔覀兿M囼?yàn)場(chǎng)在改造后比較平坦,再放一些石塊,模擬月球上典型的地貌。但塔克拉瑪干沙漠是巨大的金字塔形沙丘,改造工程量太大?!辟Z陽說,“另外我們還要考慮試驗(yàn)隊(duì)的醫(yī)療保障,如果試驗(yàn)人員生病,要在半天內(nèi)撤到城市?!?/p>
專家們跑了約2萬公里,綜合考慮了氣候、植被、土壤力學(xué)性能、試驗(yàn)保密、生活保障等各方面因素,最終決定在庫姆塔格沙漠與羅布泊交界的阿克奇谷地附近進(jìn)行外場(chǎng)試驗(yàn)。
“我們查遍了中國所有的沙漠,這里是最符合我們要求的?!辟Z陽說。
庫姆塔格沙漠是中國第六大沙漠,地處塔里木盆地羅布泊洼地南緣,東至甘肅敦煌鳴沙山,北抵阿奇克谷地,南以阿爾金山為界,總面積約2.28萬平方公里。
在維吾爾語中,“庫姆”是沙子的意思,“塔格”是山的意思。庫姆塔格沙漠年降水量不足十毫米,東北部沙丘上無任何植物生長(zhǎng)。這里沙丘類型多樣,分布著世界上獨(dú)一無二的羽毛狀沙丘。
沙漠試驗(yàn)
試驗(yàn)人員在約3平方公里的區(qū)域內(nèi),依據(jù)嫦娥一號(hào)、二號(hào)對(duì)月球表面的探測(cè)數(shù)據(jù)以及美國“阿波羅”號(hào)飛船對(duì)月球拍攝的圖像,對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了改造。
負(fù)責(zé)改造施工的段海林介紹:“我們按照?qǐng)D紙,在沙地上修出一定的坡度,又按照標(biāo)準(zhǔn)挖出大大小小十多個(gè)‘隕石坑’,還布置了一些石塊?!?/p>
賈陽說:“除了光照和溫度條件,我們努力盡可能接近月面上的情況。為了讓月球車的重量與在月球表面盡可能一樣,我們把月球車上的一部分電子設(shè)備挪到其他車上,用線連接起來?!?/p>
在沙漠試驗(yàn)場(chǎng)中,科研人員測(cè)試了月球車10米短距離行駛,以及一公里長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)能力。另一個(gè)重要的試驗(yàn)是尋找月夜休眠點(diǎn)?!霸虑蜍囈谔柭渖角罢业揭粋€(gè)符合要求的??奎c(diǎn),這個(gè)點(diǎn)對(duì)月球車的姿態(tài)是有要求的,要讓月球車在太陽升起時(shí)能重新喚醒。”賈陽說。
對(duì)于“玉兔”能在月球上走多遠(yuǎn),賈陽說:“月球車真正在月球上不會(huì)走很遠(yuǎn),它更多的時(shí)間是在探測(cè)、拍圖像。圖像傳回地球,地面人員還要用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來規(guī)劃出一條路來,并在地面上驗(yàn)證沒有問題后,再傳達(dá)給月球車讓它運(yùn)動(dòng)?!?/p>
“‘玉兔’每走一步都是小心翼翼的,它真正行走的時(shí)間是很小一部分,所以在壽命期內(nèi)它不會(huì)走得非常遠(yuǎn)?!?/p>
科研人員在月球車沙漠試驗(yàn)場(chǎng)立了一塊石頭,上面寫著“望舒”兩個(gè)字?!斑@是我們給試驗(yàn)場(chǎng)起的名字?!妗涑觥冻o·離騷》,是為月亮駕車的女神。我們是現(xiàn)代為探月造車、駕車的人?!辟Z陽說。(記者 喻菲)