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“玉兔二号”再次“复工”探月旅程 走得更远

2020-04-23 10:48:11 来源:人民日报 浏览:2
内容提要:从“嫦娥”与“玉兔”的互拍,到首次拍下撞击坑的全景照片,一张张令人惊叹的月球影像,出自于“玉兔二号” 巡视器

  由嫦娥四号着陆器地形地貌相机拍摄的“玉兔二号”影像图。
  新华社发

  “玉兔回旋舞”——原地转向探测。
  国家航天局探月与航天工程中心供图

  今年的4月24日是第五个“中国航天日”,此次航天日的活动主题为“弘扬航天精神 拥抱星辰大海”。活动当天,中国首次火星探测任务名称、任务标识将正式公开。

  在探索星辰大海的征程中,月球探测和深空探测是人类走出地球家园、探索外层空间的必然选择。近日,中国嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车在“安睡”一个月夜后,分别于4月17日13时24分和16日20时57分受光照自主唤醒,进入第十七月昼工作期。

  地球上的新冠肺炎疫情,并未让月球上的“玉兔”停止工作。在科研工作者的努力下,“玉兔二号”按时“复工”,向规划目标点前进,开启新一轮的探索旅程。

  

  实现“双四百”

  进入第十七月昼工作期

  在本月昼工作期,嫦娥四号着陆器搭载的月表中子及辐射剂量探测仪、低频射电频谱仪将按计划开机工作。“玉兔二号”月球车携带的4件“神器”——全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪、中性原子探测仪等科学探测装置,将继续助力“玉兔二号”的巡视探测任务。其中,全景相机预计在接近月午时进行环拍探测,红外成像光谱仪将进行定标和红外探测,测月雷达将在行驶过程中开展同步探测。

  在上个月昼工作期(3月18日至3月31日),“玉兔二号”实现了“双四百”的突破:在月背存活时间突破400天,累计行驶里程超过400米。此后,“玉兔”再度沉沉睡去,为下一个月昼的到来积蓄力量。

  “玉兔”为何要按时入眠?在月球上,一天的时间相当于地球上的27天左右,其中白天和夜晚各一半。在月夜期间,月表月壤的温度将降到零下190℃左右。如果在此极端环境下坚持工作,月球车及其搭载的科学设备极易受损。因此,在月夜来临前,“玉兔二号”按照预定策略行驶到休眠点,将车头转向南,收拢桅杆和一侧太阳帆板,使用核源进行保温。

  随着月昼到来,温暖的阳光照射到“玉兔二号”身上。当固定侧的太阳帆板达到一定发电功率后,“玉兔”便会自主唤醒,并向“鹊桥”中继星发出通信信号。收到信号后,位于北京航天飞行控制中心的“驾驶员”对“玉兔二号”进行参数设置,并发出指令,帮助“玉兔”进入工作状态。

  事实上,即便在月昼,“玉兔二号”的工作也并非一刻不休。月球上的“中午”来临时,月壤温度升高,“玉兔”会进入“避暑”状态,开启最小工作模式,直到温度降低到适宜工作程度。

  寿命“第一长”

  提供丰富探测数据

  转眼间,“玉兔二号”的月球之旅已有一年多。2019年1月3日,“玉兔二号”月球车随嫦娥四号探测器登陆月球背面,随后承担起对月背巡视探测的主要任务。截至今年4月17日,“玉兔二号”已经安然度过470个地球日,打破了苏联“月球一号”322天的纪录, 成为人类历史上在月面工作时间最长的探测器。

  人类历史上首次登陆月背,只是“玉兔二号”的一项“小成就”。400多天以来,“玉兔二号”兢兢业业地在月背巡视,开展地形地貌探测、浅层结构和矿物成分探测,提供了关于月球背面地质结构、气象条件、辐射环境等的大量科学数据,为人类研究月球矿物质结构和太阳系起源提供了丰富的第一手资料,取得了举世瞩目的成就。

  今年1月,国家航天局探月与航天工程中心发布的数据显示,在嫦娥四号着陆月球背面一周年时,该中心对外发布的各级科学数据超过210GB,中外科学家团队根据这些数据取得了一系列重要科学发现。

  今年2月,美国《科学进展》杂志发表的一项研究成果显示,“玉兔二号”搭载的测月雷达首次揭示了月球背面着陆区域地下40米深度内的地质分层结构,发现这层结构主要由掺杂着不同大小石块的多孔颗粒物质组成。这是人类第一次揭开月球背面地下结构的神秘面纱,可以帮助人们了解月球撞击和火山活动历史,有望为月球背面的地质演化研究带来新的启示。

  研究显示,从月球表面往下12米的地层为细粒月壤,内嵌有少量石块,这一层形成于多个撞击坑互叠的溅射物之上;地下12米到24米为溅射物沉积层,其内部存在大量石块,甚至形成了碎石层和碎石堆;从地下24米到40米,则是不同时期、更古老的溅射物在不同时期沉积和风化的产物。这些研究发现大大拓展了人类的认知范围。

  月背“拓荒者”

  探测装置助力成果频出

  作为月背“拓荒者”,“玉兔二号” 探测成果频出,离不开各怀绝技的科学探测装置。

  月背地下结构的探测,主要得益于测月雷达的工作。“玉兔二号”上的测月雷达好比是一台给月球“CT扫描”的设备,雷达可发射微波,通过电磁波对月球浅层地质结构进行探测。对月球地质分层结构的研究,便是由中国科学院国家天文台领衔的研究团队,根据两个月昼期间高频通道雷达的探测数据和月球浅层物质的特性参数而识别和得出的结论。

  从“嫦娥”与“玉兔”的互拍,到首次拍下撞击坑的全景照片,一张张令人惊叹的月球影像,出自于“玉兔二号” 巡视器所搭载的全景相机。全景相机由两台一模一样的相机组成,安装在“玉兔二号”巡视器的桅杆上。相机可拍摄高分辨率的月面光学影像,能够实现三维立体成像,跟随月球车对巡视区进行近距离勘测,从而进行地形地貌分析。相机还能依靠桅杆的左右旋转和上下俯仰,对周边环境进行360°拍摄,再拼接出整个环拍区域地形地貌的全部形态。另外,全景相机具有黑白和彩色两种成像模式。

  今年1月,一张名为“玉兔回旋舞”的照片引发了关注。事实上,这是“玉兔二号”在进行原地转向探测。先行驶到探测区域,然后依次分8个偏航角转动一圈。在不同的航向角下,红外成像光谱仪、中性原子探测仪开机探测——前者由可见红外的成像光谱仪、短波红外光谱仪和定标防尘组件构成,依靠月球车的移动能力,在到达指定科学探测点时,对月球车前方0.7米的月表进行精细光谱信息获取,分析物质成分;中子探测仪则通过探测月球表面的中性原子和离子,探知太阳风如何作用于月球表面。 本报记者  刘  峣

 

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