玉兔號是飆車飆壞的?怎么可能
流言
“玉兔號因飆車損壞?”
網上有傳聞說玉兔號操作員因過于興奮,操縱玉兔號飆車,結果導致其出現故障。
流言分析
這是對專家講話的誤讀。
實際上由于玉兔號的性能還有操作規范所限,不可能出現所謂“飆車損壞”的情況。
不久前,一則消息在網上流傳,稱玉兔號因飆車損壞,其實這是一種誤解。
先說結論:實際上,這種說法是誤讀夸大,因為一方面月球車真的飆不起來,另一方面操作員也絕不可能這么隨意。
飆車?就這速度能飆車?
玉兔號其實可以視為一種高科技的“遙控車”,不過,它可不像我們在小區廣場上看到的那種一路狂奔,時速高達幾十千米每小時的遙控車。玉兔號的每次移動,都需要仔細觀察周圍環境,報告給地球上的指揮人員,然后才能挪動一小步,之后再繼續觀察周邊,確定下一步的移動計劃,如此周而復始,走的時候少,停的時候多。
圖片來源:國家航天局
為什么會有這種差別呢?小區的遙控車跑得快,其實是占了距離短的便宜。假如把它放到38萬公里外的月球,而車主和遙控器留在地球上,那它也飆不動了。
因為電磁波信號的傳輸需要時間,車主看到的任何情景,都是1.26秒前的過時信息,而他的指令發回到車那里,又要1.26秒后才能執行。這時,車主會情不自禁地慢下來,為自己和愛車各自留足反應時間。
更何況,玉兔號可不是輛普通的“遙控車”,而是個身負重任的 “寶貝疙瘩”,它重達136千克的身體里裝了一大堆價值不菲的科學設備,本身就是個移動科考站,每走一步就要停下來探測一番,這就更“飆”不起來了。
從2013年12月15日登月到2014年1月25日報告故障的這41天里,玉兔號總共睡了20天。而在走走停停的其余21天里,它的行駛路線是這樣的:
玉兔號的行駛軌跡(圖片來源:張金海、楊蔚、胡森等)
在這幅圖中,A和B是兩個撞擊坑,紅五星是嫦娥三號著陸點,藍點是玉兔號行駛過的位置,白色數字標記“第幾個月晝、第幾個點”,例如107的意思就是第一個月晝的第七個點。
盡管圖上有比例尺,由于缺乏熟悉的參照物,我們還是不太容易感受它的實際大小。所以我們再找個地球上的圖片,把這條軌跡等比例疊加到上面:
玉兔號的行駛軌跡與十字路口(圖片來源:作者)
可以看出,花了21天,玉兔號相當于在城市里的一個十字路口轉了轉。它的全部行駛路程只有114.8米,平均下來每小時挪23厘米,按平均速度來說,都別說車了,剛會爬的小寶寶速度都比這個快。
而且玉兔2號本身的設計速度也只有200米/小時,算下來可以說大約比“秒速5厘米”快上那么一點點,而一些大型陸龜的速度可達約2000米/小時。所以,光從速度上來說,“飆車”實在無從談起,再說玉兔號肩負的是探索任務,而不是為了月面競速。
“飆車”的說法到底怎么來的?
我們再來看看張玉花教授的原話。
她在2020年12月19日《上海科普大講壇》上,作完《揭秘嫦娥五號背后的故事》的科普講座后,與主持人聊起玉兔號時,是這么說的:
……(玉兔號)又工作了一段時間,快要到第二個月晝的一段時間的時候,突然發現有問題了。后來我們經過分析和驗證,發現兩個方面。
一個方面,就是我們對月面的溫度想象得沒那么高,實際上,就是說我們有一段電纜,這個電纜綁線,想綁在這一個半圈的上頭,但是,我們在地球上二十幾度三十幾度都沒問題,但是在月球上白天一照,可能就是110度、120度,電纜就會變軟和變長,這時候它的絕緣皮就可能比較薄弱。
第二個就是我們當時在復盤,我們分析,當時那幫操作人員太勇猛,就是說只往前走,不會倒,就覺得沒問題,我們就磕在了——鉤在了一個石頭上,把這個電纜給拉出來了,拉出來以后,再經過幾次走,就在0.7毫米厚的這個壁上,可能電纜表皮就破了,破了它就短路了,短路了電就供不上了。
從張玉花教授的這段話中可以讀出,“猛”指的是進度猛(一直往前開,不倒車),不是說車速。而且,電纜因受熱下垂鉤在石頭上,電纜被鉤住,只要一直往前走,就會把電纜拖出來,并不需要車速很高。
破案了,但月面的“殺手”可能不止一個
張玉花教授介紹的玉兔號故障原因,是根據玉兔號傳回的環境溫度,在地面反復試驗、復現驗證之后的推測。實際上,月面環境錯綜復雜,還存在許多潛在的天然“殺手”。
例如玉兔號報障后,最初的猜想(現在也不能完全排除)就是攜帶靜電的月塵飄進機械結構或者破壞了控制電路。由于月塵棱角鋒利又到處沾染,它的破壞力非常大,探月設備都不敢掉以輕心。
嫦娥三號在落月后一天,等月塵沉降下來,才打開月基天文望遠鏡的艙蓋與極紫外相機的外罩。另外月球表面重力只有地球的六分之一,低重力導致摩擦力降低,可能使車輪打滑,揚起月塵或引發機械故障。
晝夜乃至陰陽面的溫差也是個潛在威脅。玉兔號駛上月面并完成兩器互拍后,并沒有立即開展工作,而是小睡了四天。原因就是車子的向陽面可達110℃以上,而背陰面則只有-10℃,月球車必須慎之又慎。由于月球溫度極端,嫦娥三號的地形地貌相機設計為只工作一個月晝,而在第二個月晝到來時也確實停止了工作。
由于缺乏大氣和磁場保護,微隕石和太陽粒子都能直抵月面。微隕石正好擊中玉兔號的幾率確實微乎其微,可2013-2014年卻是太陽瘋狂輸出的高峰期,太陽粒子穿透保護裝備破壞電路器件,并非全無可能。
2014年1月初,巨大的太陽黑子AR1944(圖片來源:作者)
總結一下,航天工程項目都是如履薄冰謹慎再謹慎。發現問題后,會反復試驗舉一反三,作出修改方案。月球乃至太空探測存在著種種風險和意外,但中國航天的科學設備一代比一代強,操作人員一屆比一屆穩,請大家給予充分的信任。意外是有可能發生的,但飆車那當然是不可能飆的。
作者:通信技術工程師曲炯
審核:中國科學院國家空間科學中心研究員劉勇
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