网友担心月船3号熬不过月夜!最低-253°,为何嫦娥4号能抗极寒?

有趣探索 2023-09-12 17:35:03

“月有阴晴圆缺”,月球正面南极迎来了漫长的月夜,一个月夜约相当于14个地球日,成功着陆月球南极的印度月船3号着陆器和月球车因太阳能面板无法继续提供电力,关闭一切用电设备,被迫进入“深度沉睡”模式。

从8月23日深夜着陆月球南极到9月4日白天关机沉睡,印度着陆器和月球车总共才工作了不到13天,这实在太过短暂,很多网友表示看不够,希望月昼到来后,它们俩能再展示给大家看。

不过最近,大家都在担心一件事,担心度月船3号着陆器和月球车可能熬不过第一个月夜,当阳光再次到来后,它们可能再也醒不过来了。有网友发文问:印度月船3号探测器能在月球之夜中幸存下来吗?

我们知道,由于阳光直射角的问题,地球南极和北极成为地球上最寒冷的地方,月球亦是如此,月球两极是月球上最寒冷的地方,表面温度最低可降至-253°C,开始接近绝对零度-273.15°C,绝对零度是宇宙极限温度。

印度空间研究组织前高级科学家爆料:当月夜到来后,印度月船3号就没电了,没有电就意味着月船3号将在极寒中“硬扛”了,到了月昼无法醒来是大概率事件,基本没有多大希望了。

那么问题来了,同样是在月球上,为何中国嫦娥4号和玉兔2号就能抗住月夜的极寒呢?我们不妨来进行对比一番,了解印度月船3号与中国嫦娥4号的差异在哪里。

是月船3号比嫦娥4号更便宜吗?

说到研发经费,月船3号比月船2号可是缩水了不少,月船3号和月船2号都由轨道器、着陆器和月球车三个模块组成,月船2号研发经费约为1.42亿美元,月船3号研究经费一下子缩水到7500万美元,几乎腰斩。

光我知道的就有两种硬件减少了,月船2号所携带的有效载荷多达14件,而月船3号携带的有效载荷仅7件,减少了一半,月船2号着陆器装备了5台800牛的主推发动机,月船3号只装备了4台800年主推发动机。

其实,我国嫦娥4号月球探测器研发费用也不高,5亿人民币,相当于6900万美元,比月船3号还要便宜一些,这主要是因为嫦娥4号是嫦娥3号的姐妹探月飞船,不需要重新研发,只需要复制就行了。

有人曾认为月船3号比嫦娥4号更便宜,因此,月船3号不抗月夜极寒,但公开数据表明,印度月船3号并不比嫦娥4号便宜,便宜一说自然就不成立。

差异在放射性同位素加热器上

根据公开资料,月船3号着陆器Vikram和月球车Pragyan的关键设备上都没有配备最常见的放射性同位素加热器单元 (RHU),月夜一到就没有电了,电热器也无法使用了,所有精密设备和仪器只能在极寒中“硬扛”了。

放射性同位素加热器单元 (RHU)是一种通过放射性元素衰变来提供热量的小型加热设备,它是放射性同位素热电发电机 (RTG)缩小型。

RTG主要由放射性的Plutonium-238(钚 238)球、热电偶、散热器和隔热的坚固外壳组成,质量一般在几十斤到上百斤,RTG被广泛应用在航天领域,美国旅行者1号和旅行者2号星际飞船,美国好奇号和毅力号火星车。

钚238的半衰期为87.8年,所以RTG非常经久耐用,例如旅行者1号在外太空飞了40多年,现在仍然有电,一直与美国NASA深空网络保持通讯。

RHU通常要小得多,质量一般在几十克至数百克,主要由钚238和坚固外壳组成,没有热电偶和散热器,能提供1瓦电力的RHU质量为40克,RHU热转电的效率非常低,转化率不足10%。

不过,RHU直接给航天器上的关键设备保温是最适合不过的一大用途,几乎没有能量损耗,能让航天器在非常寒冷的环境中生存下来。

我国嫦娥4号探月器和玉兔2号月球车都使用了一组RHU,给多个关键仪器和设备保温,保证不被冻坏,因此,嫦娥4号和玉兔2号能抗住月夜极寒,经历一个又一个的漫长月夜。

但是,印度月船3号着陆器和月球车没有RHU,月夜那么冷,关键仪器和设备被冻坏是大概率事件,其实印度空间研究组织研究团队心里非常清楚,要不然也不会将月船3号着陆器和月球车的设计寿命定为14天。

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