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嫦娥三号月球探测器副总设计师:让“玉兔”做主

     来源:新华网  发布时间:2014-01-13

寒冷的月夜中与地球失去联系16天后,“玉兔”号月球车在没有任何地面指令下自动从休眠中苏醒工作。身处险象环生的月球,“玉兔”有很多机会自己做主。

嫦娥三号月球探测器副总设计师贾阳说,目前人类已送上月球的6辆月球车中,“玉兔”是具有最多自主功能的高智能机器人。

让“玉兔”做主有时是因为它有这个本领,地面控制人员决定放手让它去干,有时是因为条件所限,只能让“玉兔”自己应对,比如:月夜后的自主唤醒。

贾阳说:“最初的设计中,我们也希望月球车能在月夜时有部分设备工作,但后来发现代价太大,所以采用的方案是让全部设备休眠。”

为了能让“玉兔”熬过零下180摄氏度的漫长月夜,月球车的设计团队在世界上首次采用了类似“暖气”的两相流体回路,利用月球的重力实现同位素热能的可控输运。

去年12月26日地面控制人员向“玉兔”发出指令关机休眠,它能否顺利醒来,人们只有等待。

为什么“玉兔”不能由地面指令唤醒?贾阳解释说,由于地球自转,只有在弧段(即中国朝向月球的时段)内,地面控制人员才可向月球车发出指令。当太阳重新升起,“玉兔”该苏醒的那一刻,却有可能不处于弧段内。而月球车过早或过晚唤醒都无法正常工作,所以月球车的研制者们决定让“玉兔”在最合适的时间自己苏醒。

要实现这一点,研制者们做出一系列巧妙的设计:月球车左侧张开的太阳翼迎着太阳呈最佳倾斜角度;太阳翼上增加电阻避免不稳定电流对设备的冲击;右侧太阳翼自动打开及时散热等。

北京时间11日5时9分,“玉兔号”月球车月夜自主唤醒成功。

此外,如果发生月食,与月夜休眠类似的情况也会出现。

“月食比月夜时间短,月面温度也会骤降,月球车要进入最小工作模式。如果月食不发生在弧段内,‘玉兔’也需要自主应对。”贾阳说,4月中“玉兔”将经历第一次月食。

据介绍,“玉兔”的自主功能还包括:自主驶离着陆器;自主温度控制;如果正在工作的计算机出现故障,自主切换到备份计算机上;而最重要的本领则是自主避障。

贾阳说,在自主模式下,地面控制人员给“玉兔”确定7至10米的目标后,就由“玉兔”自己拍照,处理图像,然后决定行进路线。如果车前受到遮挡产生阴影无法拍出清晰的图像,“玉兔”可使用激光点阵器,就像在车前打出16个探照灯,帮助相机获得车前的信息,判断是否有障碍。

“在接下来的月面工作中,我们会选择复杂的地形,检验‘玉兔’的自主避障功能。”贾阳说。

他说,自主将是未来中国深空探测器的发展方向。“如果我们要去探测月球的背面,与地球通信不畅,探测器很多时候要自主管理。再比如发展火星探测器,自主性能就会提高到更重要的位置,因为火星探测器采用地面遥操作非常困难,信号往返最长要40分钟,效率很低。”

他说:“要让未来的探测器能够自主处理复杂地形,只要有路就一定能找到,找到的一定是安全的,并且提高效率,这是我们努力的方向。”

为探索其他星球研发的技术与地球上的人类生活其实并不遥远。“我们的很多技术与自主驾驶汽车都是相通的。无人驾驶汽车早已不是梦想,已经出现在我们身边,这对人类的出行和生活将带来巨大改变。”贾阳说。(喻菲 姬少亭 赵薇)