文/趙聰
▲ 嫦娥四號著陸器監(jiān)視相機C拍攝的玉兔二號月球車走上月面影像圖
▲ 嫦娥四號著陸器地形地貌相機拍攝的玉兔二號在A點影像圖.
深邃遼遠的太空,星斗各司其位,萬物靜默如迷。沉默了千百萬年的月球背面,或許沒想到,人類有一天會派使者到訪。它有點受寵若驚,甚至有點委屈:人類終于想到自己了。
多少年來,它為人類承受了太多,甚至被稱為“麻子臉”。在它身上,布滿了大大小小的坑,數(shù)量比月球正面多得多,大部分是由隕石撞擊而成——它毫無遮攔地將自己暴露在太空中,為地球擋住了天降隕石。
如今,終于有人來探望自己了。
1月3日,“嫦娥四號”穩(wěn)穩(wěn)地落在月球背面靠近南極的艾特肯盆地。隨后,著陸器和巡視器(巡視器也叫月球車,昵稱“玉兔二號”)開始分離。被緊緊擁抱了一路,“玉兔二號”迫不及待地探出頭來。
它四下張望,發(fā)現(xiàn)身處一塊稍顯單調(diào)的寂靜之地。周遭布滿了大小坑谷與山巒,或深或淺,或高或低。四周沒有一個人影,也沒有一只“兔影”,雖然聽說有個姐姐也在這里,但好像在星球的另一面。
登高遠眺后,“玉兔二號”有點犯難:“臺階”實在是太高了,如何才能從高高的著陸器上走下去?
一架“懸梯”從眼前緩緩伸展開來,直通月面。這是貼心的航天設(shè)計師們?yōu)檠惨暺髟O(shè)計的兩根導(dǎo)軌,類似古代的吊橋。只要“玉兔二號”能精確地將左右兩邊的車輪分別行駛到兩根導(dǎo)軌上,并保持穩(wěn)定,就可以安全到達月背。
但“玉兔二號”依然有點心慌:保持穩(wěn)定可不是件容易事兒,萬一掉下去,豈不粉身碎骨?它試著邁出“雙腳”,發(fā)現(xiàn)輪子一接觸導(dǎo)軌,就牢牢地“粘”在了上面,根本不會腳滑。它欣喜若狂,開始千恩萬謝起身在遙遠地球上的“造型師”來。
這的確是“造型師”的功勞。為了防止“玉兔二號”滑落,設(shè)計師們發(fā)現(xiàn)可以從車輪的棘爪入手,使車輪棘爪與導(dǎo)軌懸梯上的棘齒咬合,月球車就可以穩(wěn)穩(wěn)地停在導(dǎo)軌上。
▲ “玉兔二號”使用的篩網(wǎng)輪
“玉兔二號”另外一個驚喜的發(fā)現(xiàn)是:輪子超輕,邁起來絲毫不費力。這得益于設(shè)計師首次為“玉兔”量身定制的篩網(wǎng)輪。輪子是網(wǎng)狀的材質(zhì)搭配棘爪,一個車輪僅735克,比市面上嬰兒車的車輪還輕。
探明虛實后,“玉兔二號”的心終于踏實下來,開始向著月面進發(fā)。它抬腳向前,待到車輪的棘爪與導(dǎo)軌咬合之后,才踏出下一步。為了代表人類完成首次月背行走之夢,“玉兔二號”小心翼翼、慎之又慎。
在行進的過程中,“玉兔二號”開動腦筋,梳理自己的功能。它發(fā)現(xiàn),除了能夠前進、后退、轉(zhuǎn)向、制動外,自己還可以越障、過坑。當單側(cè)某一車輪越過200毫米高的障礙物時,它就可以在差動機構(gòu)和搖臂的作用下,被動地適應(yīng)月背地形,以保證所有車輪均與月面接觸。即使行進過程中某個輪子被卡住,其他獨立驅(qū)動的車輪也能幫助自己擺脫陷阱,繼續(xù)工作。一番梳理后,“玉兔二號”放下心來:起碼在月面行駛是沒有問題了。
1月3日晚10時22分,“玉兔二號”終于踏上了月球表面。雖然走下這段短短懸梯的過程有點漫長——差不多12個小時,比它的姐姐“玉兔號”還長4個來小時。但它依然難掩激動之情,甚至相當自豪——
它代表人類,第一次正式踏上了月球背面了!
調(diào)整狀態(tài)后,“玉兔二號”繼續(xù)向著前方行走。它明白,它的任務(wù)遠遠不是踏上月背這么簡單,它還要執(zhí)行更多的科學(xué)探測任務(wù)。
車輪碾過厚厚的月壤,留下了深深的印記。在平整、無人涉足的月背表面,兩道輪痕分外清晰。懷揣著夢想的“玉兔二號”踏塵前行,它身后的“嫦娥四號”啟動相機,記錄下了這歷史性的一幕。
為了這一刻,“玉兔二號”等待了太久。
雖然不愿意告訴別人,但它不得不承認,自己年齡不小了。早在數(shù)年前,它幾乎與嫦娥三號懷抱中的“玉兔”姐姐同一天降生。2013年,姐姐作為中國首輛月球車,順利駛抵月球表面。為姐姐高興的同時,“玉兔二號”開始為自己的前途擔憂起來。
差不多兩年后,2015年年底,好消息傳來:嫦娥四號任務(wù)可以組織實施了。這意味著,自己將代表人類,首次到月球背面登陸巡視。剛聽到這個消息時,它甚至有點飄飄然了。
但很快,理性把它拉回到現(xiàn)實:執(zhí)行任務(wù)要等到三年以后,這三年里,它必須保證自己的腿腳依然健壯,能經(jīng)受住萬里跋涉的艱辛以及月背生存的挑戰(zhàn)。
說實話,這有點難。因為它看到設(shè)計師們也犯了難:自己的產(chǎn)品幾乎與“嫦娥三號”同步生產(chǎn),到“嫦娥四號”計劃發(fā)射的2018年,已經(jīng)整整過去5年,超出了原有貯存期。
到底是沿用原來的產(chǎn)品,還是重新投產(chǎn)?設(shè)計師們做起了試驗。他們從貯存環(huán)境、機理分析、同狀態(tài)類似地面貯存產(chǎn)品試驗驗證、其他型號技術(shù)調(diào)研等方面著手,結(jié)合“嫦娥四號”本身產(chǎn)品的熱試驗、力學(xué)試驗、展開試驗等性能測試、驗證,一項項地測試它的小身板是否還能經(jīng)得起折騰。
▲ “玉兔二號”準備進行試驗
▲ 工作人員正忙碌在一線
試驗結(jié)果一方面讓“玉兔二號”大為開心:它性能良好,基本能夠滿足任務(wù)需要,可以直接沿用。另一方面,“玉兔二號”更加放心了:原來航天設(shè)計師們這么厲害,早就把我打造成了金剛之軀。
2018年5月,“玉兔二號”聽到一個好消息:“鵲橋”中繼星上天了。它很清楚,這是設(shè)計師給它安裝的一部太空電話。它可以通過這座“鵲橋”,與地球上的親人們保持聯(lián)系。它開始迫不及待起來:好希望自己上戰(zhàn)場那一刻早點到來。
又過了半年,“ 電話”經(jīng)過測試,通信毫無障礙。終于輪到自己上場了。2018年12月,它被放在“嫦娥四號”的懷抱中,搭乘長三乙火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心轟轟烈烈地上路了。
如今,站在月背之上,回想起這些跌宕起伏的經(jīng)歷,“玉兔二號”感慨萬千,也更加堅定了不辱使命的決心。它加快效率,開始心無旁騖地做起事情來。
很快,第一個午休時刻到來了。1月4日,月球表面迎來了正午時刻,太陽已經(jīng)升起很高了,溫度也逼近100攝氏度,說是“酷暑難當”一點都不為過。為了防止自己變成一只“烤兔子”,“玉兔二號”調(diào)整太陽帆板方向,將它巧妙地從能量“加油站”變成一把隔絕熱量的“太陽傘”,趴下來睡著了。
“玉兔二號”心里很明白,自己在月球上,有充足的睡眠時間。到了月夜,最低溫度可達零下180度,在沒有光照的漫長黑夜里,對于依靠太陽能提供能量的它來說,如何依靠自身存儲的能量安全度過月夜將是一個很大的挑戰(zhàn)。
一個月夜相當于地球上的14天。當月夜降臨時,“玉兔二號”會為自己找好棲身之所,收起桅桿,合上太陽翼,開始休眠。當太陽緩慢地升起時,它將被喚醒,開始14天忙碌的“東奔西走”探測工作。
“玉兔二號”從來不為自己的能量擔憂。它采用了目前國內(nèi)最先進的高效三結(jié)砷化鎵太陽電池,光電轉(zhuǎn)換效率從原先的28.6%提升到30.84%。新的電池多個技術(shù)指標均優(yōu)于原電池,其可靠性也已經(jīng)過多個型號的在軌及地面考核驗證。
“玉兔二號”還了解到,設(shè)計師為它定義了感知、移動、探測、充電、安全、月晝轉(zhuǎn)月夜、休眠、月夜轉(zhuǎn)月晝等多種工作模式,以應(yīng)對不同工作環(huán)境、適應(yīng)不同工作狀態(tài)的要求。
1959年10月,蘇聯(lián)月球3號探測器首次一窺月球背面,傳回月球背面的第一張照片后,月球背面的“真容”第一次被揭開。
1968年12月,美國“阿波羅10號”在進行環(huán)月飛行時,航天員首次親眼目睹月背。他描述說:“月球背面看起來像我在孩提時玩過一段時間的沙堆,它們?nèi)急环饋?,沒有邊界,到處是碰撞痕和坑洞?!?/p>
▲ 嫦娥三號著陸器拍攝的玉兔號月球車
2019年1月,中國“嫦娥四號”首登月背,“玉兔二號”開始代表全人類展開第一次月球背面的漫步之旅。
這一次,“玉兔二號”專程為月背而來。此外,“玉兔二號”還是來到月球的第七輛月球車。自打1973年之后,整整40年,再無月球車踏足月面。直到2013年,中國“玉兔號”月球車才最終打破月面長久的沉寂。如今,“玉兔二號”是40年來的第二輛月球車。
回想起這些,“玉兔二號”覺著自己必須拿出點真本事來,為人類留下點什么。
按照最初的目標,“玉兔二號”遠赴月背,不僅僅是為了寫下一句“到此一游”,而是真的要“搞點事情”。按照目前可以查詢到的資料,它要巡視探測的區(qū)域是月球背面的南極艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑。這是整個太陽系最大、最古老的撞擊盆地,保存了原始月殼的巖石,具有極高的科學(xué)研究價值。
馮·卡門撞擊坑是盆地中的典型地貌類型,撞擊坑內(nèi)的釷、氧化鐵、二氧化鈦等含量均較高,同時物質(zhì)組成的異??臻g分布可能提供該地區(qū)火山活動以及月殼活動線索,有利于開展月殼活動研究,并對月幔玄武巖起源研究有重要意義。因此,馮·卡門撞擊坑具有較高的科學(xué)探測價值,普遍被認為是未來載人月球探測的候選著陸點之一。
“真是任重而道遠?。 ?/p>
“玉兔二號”開始細數(shù)自己攜帶來的“法寶”:一共4件,包括國內(nèi)研制的全景相機、紅外成像光譜儀、測月雷達以及與瑞典合作的中性原子分析儀。
對于這些法寶的功能,“玉兔二號”爛熟于心。全景相機是用于獲取巡視區(qū)的月表圖像;紅外成像光譜儀主要用于獲取巡視探測點的月表光譜數(shù)據(jù)和幾何圖像數(shù)據(jù);測月雷達是用于探測巡視路線上的月壤厚度和月殼淺層結(jié)構(gòu);中性原子分析儀用來進行國際首次月表能量中性原子探測。
臨行時,嫦娥四號探測器項目執(zhí)行總監(jiān)張熇叮囑它的話言猶在耳邊:“因為沒有別的月球車到過月球背面,所以不論是探地形還是探月壤成分,你得到的應(yīng)該都是人類第一次獲得的數(shù)據(jù)。”
想到這些,這位登臨月背“第一兔”開始“兔不停蹄”地干起活兒來。