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自主喚醒技術讓“嫦娥”“玉兔”按時“起床”

發布時間:2015-10-29 11:06 點擊:

嫦娥三號著陸器和玉兔號月球車,在度過長達十多個地球日的月夜之后,迎來了久違的陽光。記者從中國航天科技集團公司五院了解到,北京時間111日早晨509分,“玉兔”率先從睡夢中醒來,預計12日晚間,“嫦娥”也將蘇醒,在“月宮”新的“一天”里,繼續開展科學探測工作。

嫦娥三號探測器副總設計師賈陽表示,“玉兔”成功喚醒,證明了我國自主喚醒技術方案的正確性。實際喚醒時間與計劃時間相差僅9分鐘,也證明其姿態控制測量的精準。

面對月球的晝夜交替,“嫦娥”“玉兔”采用了自主休眠喚醒技術。進入月夜時,它們按照地面指令進入休眠狀態;當月晝來臨,它們以陽光作為觸發條件、喚醒控制電路為基礎,隨著太陽電池陣輸出功率增加、設備溫度升高而醒來。

“要想醒得早,先要睡得好。”嫦娥三號探測器總設計師孫澤洲的比喻形象生動。他介紹,月夜中最難熬的是零下180攝氏度的極寒。為此五院總體部設計師為“嫦娥”“玉兔”打造了可以反復收展的太陽翼,其中一側在月夜時能夠收起,像被子一樣起到保溫作用;同時利用同位素熱源和重力輔助兩相流體回路等熱控技術,如同給它們揣上了熱烘烘的“暖爐”,助其抵御嚴寒。

美美睡上一覺之后,如何讓“嫦娥”“玉兔”適時醒來?五院供配電總體設計專家張明介紹,判斷月晝和月夜的唯一自然條件是太陽光照。將太陽光作為模式轉換判別條件,成為實現自主休眠喚醒的思路。經過反復研究論證,張明和同事們創造性地提出一套方法和流程,設計研制了休眠喚醒控制電路和喚醒負載,組成控制系統,解決了月夜月晝轉換期間探測器休眠、喚醒和自主加電的技術難點。

以“嫦娥”為例,張明介紹說,隨著陽光照到太陽翼并逐漸增強,太陽電池陣的輸出功率也逐步增大。在達到喚醒所需功率要求的同時,艙內設備的溫度也升至可工作標準。這時,位于電源控制器里的喚醒控制電路被激活,自主發送指令給“嫦娥”上下行電路加電。地面接收到相關信號,即可監測并實施狀態控制。

與靜止不動的“嫦娥”不同,“玉兔”要按時蘇醒,需擺出合適的“睡姿”。賈陽表示,太陽相對月球也是東升西落,“玉兔”休眠時,地面控制它把頭朝南邊略微偏東,頭高尾低,使其左側固定太陽翼對著太陽升起的方向。該太陽翼的水平角度為負10度,與陽光照射形成的夾角達到15度時,“玉兔”就會醒來。

但受設備溫度要求限制,“玉兔”的起床時間需在一定范圍內,不能太早,也不能“賴床”,這要求它的身體左右側傾必須在負2度到正1度之間。賈陽說,如果“玉兔”向左側傾斜太多,太陽剛剛升起它就醒了,一些設備的溫度還比較低,不能正常工作;如果過于向右傾斜,醒來時太陽已經升得較高,設備溫度可能超出工作要求上限。為了在凹凸不平的月面擺出合適的姿勢,“玉兔”在休眠之前用車輪在腳下刨了個坑,這才安然入睡。而它按時起床后,還要及時把蓋在身上的太陽翼掀開散熱,以免設備溫度過高,影響后續任務的開展。

“嫦娥”和“玉兔”在以上條件均能滿足的情況下,方能安穩睡覺,按時起床,精神抖擻地在新的“一天”開展工作。

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