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科學報 科學文摘 探索

玉兔踏青訪「龍脊」


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更新日期:2022428
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2022年04月27日 11:55

【科學快訊】

  月背雖蒼茫,但總有一些令人心馳神往的寶藏牽引著駕駛員們一個月接著一個月去探索追尋,幾個月晝前,玉兔二號發現了一塊劍齒狀的石塊,猶如龍背上的鰭片,科學家和駕駛員們同時對這樣奇異的地貌表達了濃厚的興趣,他們為它起了個昵稱:「龍脊」,決定對它一探究竟。

  經過連續幾個月晝的大步流星和翻山越嶺,熬過幾次「失眠」危機,眼看著目的地越來越近,駕駛員們也越來越興奮。第40月晝休眠前,玉兔二號終於與「龍脊」隔坑相望了。

  訪「龍脊」全紀錄

  趁著玉兔睡覺,駕駛員們開始為下一步行走進行規劃,然而地形分析結果卻給大家潑了一盆冷水,諸多撞擊坑環伺「龍脊」,形成一個天然保護圈,要想接近,勢必要穿越這九曲回腸的坑窪路,翻越那層巒疊嶂的斜陡坡,從兩個撞擊坑中間的「一線天」橫渡,技術難度直接滿分!

  2022年3月26日9時28分,醒來的玉兔二號即刻踏上征途,接連3步,在月晝上午以一個接近直角的折線走位,完成了25米的移動,來到了「龍脊」的正北方向,直線距離11米,簡直就是觸手可及。

  趁著月午玉兔休息,駕駛員們對最後這一步進行分析推演。等高線圖上幾乎被不可通行的紅色撞擊坑區域填滿,獨獨剩下一個「獨木橋」,這唯一的路上不僅需要翻越一道超過9°的斜坡進入東側撞擊坑的內沿,還要在坑內壁位置找到一塊坡度較緩的區域作為「探測平台」,才能抵近「龍脊」進行探測。每一個約束條件的背後都是多個風險點,任何一個要素的無法滿足都可能給後續的探測帶來無窮後患。

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  天公作美,在東側撞擊坑內居然恰好存在著這樣一塊坡度較緩的區域,但是駕駛員們還是心裏打鼓:翻越一個9°的斜坡能不能保證控制依舊精准?進入這麼大的撞擊坑的內壁會不會產生側面滑坡?謹慎的駕駛員很明白,月背的一步之遙隨時可能是萬劫不複的深淵。

  另外休眠點的計算結果也不容樂觀,通往「龍脊」的探測之路毫無歇腳之地,最近的休眠區在當前位置的西北側,這與探測方向截然相反。這就意味著必須在第一天完成探測並返回,原本一步的移動時間要走兩步,還要完成一次完美的探測,這需要一個極致的往返探測方案、一個技術精湛的月面駕駛團隊所有人的完美配合。

  所有的難度和挑戰猶如一座座山橫亙在駕駛員面前,但是再難也沒有讓大家退縮,他們不僅對玉兔有信心,也對長期以來大家謹慎駕駛總結的經驗和完備的方案有信心,迎難而上,走起!駕駛員們首先結合光照、測控、本體陰影等條件再次對探測路線和探測步驟進行設計驗證,還聯合院校的科研團隊一同從滑移率、通行性等指標對行駛路線計算複核,還對執行這項操作的駕駛員進行強化訓練和情景推演,設計出高效折返移動模式,將每個步驟耗時精確到分鐘級、誤差精確到厘米級。

  一切准備就緒,駕駛員們在清明節期間駕駛玉兔開始了這次危機重重的「踏青」之旅。

  駕駛員們首先控制玉兔二號一個「S」型走位巧妙地避開了途中的石塊,翻越了9°的斜坡,移動9.8米來到了探測的起點,控制依然精准,讓人擔心的誤差並沒有出現,探訪之路開了個好頭。

  隨後,大家調整航向對准「龍脊」前進,目標的面貌逐漸清晰,近一點!再近一點!駕駛員們小心翼翼地向前驅動了近一米的距離,開始了首次的紅外探測,結果出來後,紅外視場中出現了部分陰影,科學家們表示有些遺憾,希望能夠再近一點完全窺得「龍脊」的奧妙。

  此時已是深夜,面對逼近的測控弧段後限,駕駛員們壓力驟增,但是「龍脊」的誘惑還是讓大家想要盡善盡美完成探測。駕駛員們再次控制玉兔前進5厘米後,又進行了第二次紅外探測。結果呈現,探測目標光亮部分完美地出現在紅外視場內!

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  駕駛員們來不及高興,還有一場驚心動魄的撤退工作在等著他們,安全撤回到月午位置附近,這次折返探測才能稱得上成功。他們首先控制玉兔直線後退至探測起點附近,避障相機的圖片詳實地記錄了此次探測的印記。

  撤離後,玉兔再次回望「龍脊」和車轍,恰逢清明期間,玉兔此時面對不知道橫亙在月背幾百萬年的「龍脊」巨石,仿佛也在祭掃祈福,別有一番趣味。

  精心設計為休眠

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  告別「龍脊」就要抓緊休眠了,由於玉兔本體和移動懸架等因素影響,使得計算的休眠點姿態和實際存在一定誤差,駕駛員們精心挑選了一個範圍較大的休眠區,但沒人能打包票一定可以完全覆蓋,這次的休眠點姿態幾乎都在指標邊界,駕駛員們也期待探測的好運可以延續到休眠。

  第一次尋找休眠點的移動很快完成了,到位後車輪未回零,遙測顯示三軸姿態為滾動角超過了下限要求0.04°,駕駛員們根據轉彎的中間遙測判斷,右轉後滾動角能夠變小,便組織了右轉2度,遙測顯示此時只有0.001°差距了,駕駛員們祈禱這次回零能夠力挽狂瀾,結果回輪後角度卻又變大,超了0.06°,此處不能休眠。

  怎麼辦,前後移動碰碰運氣?還是再組織往遠處的大片休眠點再移動一步?要知道,上次出現休眠姿態不符合的時候,駕駛員們為了尋找休眠點,工作了一個通宵。難道又要昨日重現?

  此時經驗豐富的駕駛員分析發現,玉兔西北側一米內恰好有幾處稀疏的休眠區,可以一試。但也要面臨計算角度和實際之間的誤差問題,萬一到位後還是不行又該怎麼辦?

  一連串設想被駕駛員們提出又自我否定,好幾個問題的答案幾乎是反的,怎麼辦呢?反的……突然靈光一閃,我們能不能反向操作呢?我們做一次休眠航向的反方向移動,這樣我們的俯仰角和滾動角不都是數值相同,符號相反的數值嗎?

  但另外一個問題來了,這片區域跟當前位置的夾角也不是休眠姿態的補角啊!鐵人說過,有條件要上,沒有條件創造條件也要上!我們可以創造一個補角!駕駛員們從目的地拉了一條沿著休眠航向相反方向的行駛路線,然後在靠近當前休眠區域取了個交點作為中間轉折位置,並在前往目標點的直線上設了個停泊點,玉兔只要首先走到左上方位置,然後沿著休眠航向的反方向行進就能到達目標點了,轉折點、直線中間點和目標終點,三個點只要有一個滿足休眠姿態要求,玉兔就可以就地休眠了!

  設計完備後,駕駛員們再次控制玉兔朝著既定方向驅動前進。轉折終點很快到了,駕駛員們屏住呼吸,目光寸步不離開大屏上的監視數據,沒有符合要求……緊接著前往第二個點,這個點看起來沒有在休眠區內,但是當車駐足後,遙測顯示應該是符合休眠要求的,駕駛員們隨即操控玉兔轉到休眠航向,姿態穩穩落在了休眠範圍內!駕駛員們緊繃的神經終於可以松了下來,事實證明,唯有用心精妙設計,才能月背行穩致遠!

  來源 | 我們的太空(ID:ourspace0424)

  作者 |韓紹金、劉曉慧、許寶月、宋星光

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