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[猎奇]38万公里之外 中国航天人如何遥控月球“挖掘机 [13P] [复制链接]

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  这次嫦娥六号承担的任务,是去38万公里之外的月球背面采样返回。38万公里有多远?如果我们乘坐高铁去月球,以300公里左右的平均时速,大约需要53天才能到达。嫦娥六号任务,相当于在38万公里之外遥控一台月球“挖掘机”,难度之大在人类历史上前所未有。中国航天人是怎么来解决这个世界级难题的呢?

  6月2日早晨6时23分,嫦娥六号着陆器和上升器组合体,成功着陆于月球背面南极-艾特肯盆地的预选着陆区。着陆成功,只是完成了这次月面工作任务的关键第一步,马上要进行的采样任务,更为艰巨。

  根据嫦娥六号拍摄传回的着陆区影像图,在中国航天科技集团五院的地面实验室里,科研人员迅速地还原了着陆点周围的地貌。还原后的地貌,要求跟嫦娥六号在月球表面的着陆区完全一致。

  这里也被称为嫦娥六号的“预训练场”。因为落月后,嫦娥六号并不是直接开始取样,而是要先通过在这里进行试验验证,并把操作指令上传到月球后,才开始实际采样。

  在现场记者注意到,采样封装分系统副主任设计师金晟毅拿着一个小本子,一直在反复地翻。

  中国航天科技集团 金晟毅:本上记录了我们之前历来所使用的一些经验教训和一些理论依据,对我们的参考作用是非常明显的。

  记者:38万公里之外遥控“开挖掘机”,有多难?

  中国航天科技集团 金晟毅:难度其实肯定是非常大的,毕竟也是人类首次,但是熟能生巧,我们都有验证器,在验证器基础上,我们经过了成百上千次的这种反复演练练习,所以说才会比较有信心去执行这样的任务。

  在这群年轻的面孔中,记者发现了一位熟悉的老航天人:中国科学院院士叶培建。2004年,我国探月工程立项,当时已经年近60岁的叶培建担任“嫦娥一号”卫星总设计师兼总指挥。20年来,“嫦娥”工程的每一次任务,他从未缺席。嫦娥四号着陆月球背面,嫦娥六号去月背采样,都是他最先提出来的。

  中国航天科技集团 中国科学院院士 叶培建:到(月球)背面采样,这是世界的第一次。我们中国科学家如果最后能够拿到月背采回的月壤来做科学研究,这将会出很多科技成果。航天的产品有这么一个特点:一次成功不代表次次成功,我们要次次成功,还是要付出很大的努力的。

  钻取过程持续了约3个小时,获取了月球背面不同深度的月壤样品。

  嫦娥六号任务副总设计师 王琼:我们是希望获得月壤以下一定深度的样品,并且保持它的层序,科学家们能够对它开展研究,能够研究月面以下的样品的信息更加丰富。

  与钻取不同,表取是使用机械臂,通过表面铲取的方式来采集月球样品,实现多点的自动采样。为此,科研人员设计了十多个表取采集点位。

  这次月背采样,由鹊桥二号中继星提供通信支持。跟嫦娥五号相比,中继星支持地月之间联系的时间,由48小时缩短到40小时。任务时间缩短,也让嫦娥团队要设法提高采样效率,跟嫦娥五号比,嫦娥六号在智能化和自主化方面有了很大的改进。

  中国航天科技集团 马如奇:采样任务从一开始的时候,只要是你发一条指令,然后它就把整个任务都给连贯起来了,然后比如说像我们的触月、采样,然后到放样,整个过程中只需要一条指令把它就全给连起来全部执行了。有很多中间状态的一些遥测参数都不需要人工去判读,智能化的软件在后面就可以判读了,这样的话就效率提高了。

  从月面传回的监控录像上看,表取采样的过程看似波澜不惊,但实则不少操作都惊险万分。表取过程中,就遇到了难题。

  中国航天科技集团 贾晓宇:今天出现了一个光线比较差的情况,导致我们准备的A方案实际上当时精度已经达不到要求了。

  贾晓宇在任务中负责的是图像分析和机械臂的精调。尽管做足了各种准备,但降落点月面光线比预想的暗,影响了采样过程机械臂操作的判读。经过反复精调,机械臂的铲挖精度终于恢复到了正常水平。

  中国航天科技集团 贾晓宇:我当时一点都不慌,因为其实除了那种方法,我们还备了另外两种方法进行调整,只是可能代价是时间稍微长一点,但是其实我当时心里是非常有底的。

  中国航天科技集团 金晟毅:虽然说是看起来很惊险万分,实际上对我们来说也是十拿九稳的一件事情。因为我们做过很多的验证测试,我们可靠性都能达到非常高的一种水平。

  让航天人意想不到的是,表取结束后,月面出现了一个“中”字。

  中国航天科技集团 贾晓宇:最开始选采样点只是根据表面看到的图形选出来的,铲挖的时候再翻出一些新的感兴趣的样品来,然后我们会根据翻出来的样品来动态调整我们采样点的位置,“中”字的斜的收笔和“中”字的头部其实就是这样产生的。本来我们可能除了“中”字之外还会多铲几铲,但是最后发现“中”字的最后一笔形成以后,正好这个样品容器也几乎要满了。各种意外催成了一个“中”字的产生,可能是注定中国要在月球上留下自己的印记。

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xgch 金币 +35 辛苦了,感谢您无私奉献的精神! 06-06
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只看该作者 沙发  发表于: 06-05
遥控距离地球38万公里之外的月球“挖掘机”(实际上是指嫦娥六号探测器的机械臂和钻取设备),中国航天人依靠的是先进的通信和控制技术。以下是实现这一壮举的几个关键方面:

1. 高精度的导航和定位:
   - 利用光学相机和其他传感器,精确确定探测器在月球表面的位置和姿态。
   - 使用激光高度计等设备测量地形,确保机械臂准确无误地指向预定采样区域。

2. 强大的通信系统:
   - 由于月球背面与地球之间无法直接通信,中国的地面控制中心通过鹊桥号中继卫星来实现与嫦娥六号之间的通信。
   - 鹊桥号中继星位于地月拉格朗日L2点,能稳定地为月球背面的探测器提供数据中继服务。

3. 精确的控制算法:
   - 在地面实验室中,科研人员基于月球表面的高清影像和数据,制定详细的采样操作流程。
   - 借助先进的控制算法,地面指令能够精确转化为探测器在月球表面的操作动作。

4. 严苛的测试和验证:
   - 在发射前,所有设备和系统都经过了严格的测试和验证,以确保在极端条件下仍能可靠工作。
   - 地面预训练场的设置使得科研人员能够在类似真实的环境中进行采样操作的模拟演练。

5. 智能化的自主决策能力:
   - 嫦娥六号探测器装备有智能识别系统,可以在一定程度上自主识别地形,避开障碍物。
   - 在地面控制团队的监控下,探测器可以根据实时数据调整作业计划,提高工作效率。

6. 耐用可靠的硬件:
   - 采用高可靠性的机械臂和钻取设备,确保在月球极端环境下长期工作的稳定性。
   - 为应对月球昼夜温差极大的环境,采用了高效的隔热和保暖设计。

通过上述技术和方法的结合,中国航天人成功地在遥远的月球背面遥控了这台“挖掘机”,实现了人类历史上的首次月球背面采样返回。这项成就不仅彰显了中国在航天领域的技术实力,也为未来的月球探测和资源开发奠定了重要的基础。

嫦娥六号任务是中国航天史上的一项重大挑战,因为它要在月球背面进行采样返回,这是人类历史上首次尝试。月球背面距离地球约38万公里,由于月球自转周期和地球同步,因此月球背面始终无法直接从地球上看到,给探测和通信带来了极大的困难。

为了解决这一难题,中国航天科技集团五院的科研人员在地面建立了一个与月球着陆区地貌完全一致的模拟环境,称为“预训练场”。在这个预训练场中,科研人员可以提前演练即将在月球上执行的操作,包括着陆、采样和封装等环节。通过这种方式,科研人员能够制定出一套详细的指令序列,并将这些指令上传至月球上的探测器。

在实际的月面工作过程中,嫦娥六号着陆器和上升器组合体首先成功着陆于月球背面的预选着陆区。着陆后,探测器开始执行一系列复杂的操作,包括拍摄周围环境、分析地形地貌、选择最佳采样点等。随后,探测器利用机械臂和钻取设备采集月壤样本,并将样本封装在容器中,准备返回地球。

整个采样过程持续了约3个小时,科研人员获取了不同深度的月壤样品。这些样品在未来的研究中具有极高的价值,因为它们来自月球背面,此前人类尚未对其进行过详细的科学分析。

此次任务的成功不仅证明了中国在深空探测领域的技术实力,也为未来更复杂的月球探测任务奠定了基础。同时,这些研究成果也将为全球科学家提供宝贵的月球地质和演化研究数据。
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xgch 金币 +18 回复认真,加分鼓励 06-06
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