玉兔号是飙车飚坏的?怎么可能!

念云的笔记 2024-06-26 18:17:23

“玉兔号因飙车损坏?”

网上有传闻说玉兔号操作员因过于兴奋,操纵玉兔号飙车,结果导致其出现故障。

流言分析

这是对专家讲话的误读。

实际上由于玉兔号的性能还有操作规范所限,不可能出现所谓“飙车损坏”的情况。

不久前,一则消息在网上流传,称玉兔号因飙车损坏,其实这是一种误解,将张玉花教授的科普介绍给段子化了。

图片截自微博

先说结论:实际上,这种说法是的误读夸大,因为一方面月球车真的飙不起来,另一方面操作员也绝不可能这么随意。

接下来咱们就详细聊聊。

飙车?就这速度能飙车?

玉兔号其实可以视为一种高科技的“遥控车”,不过,它可不像我们在小区广场上看到的 RC 爱好者玩的那种一路狂奔,时速高达几十千米每小时的遥控车。玉兔号的每次移动,都需要仔细观察周围环境,报告给地球上的指挥人员看,然后才能挪动一小步,再继续观察周边,确定下一步的移动计划,如此周而复始,走的时候少,停的时候多。

图片来自国家航天局

为什么会有这种差别呢?小区的遥控车跑得快,其实是占了距离短的便宜。假如把它放到 38 万公里外的月球,而车主和遥控器留在地球上,那它也飙不动了。

因为电磁波信号的传输需要时间,车主看到的任何情景,都是 1.26 秒前的过时信息,而他的指令发回到车那里,又要 1.26 秒后才能执行。这时,车主会情不自禁地慢下来,为自己和爱车各自留足反应时间。

更何况,玉兔号可不是辆普通的“遥控车”,而是个身负重任的 “宝贝疙瘩”,它重达 136 千克的身体里装了一大堆价值不菲的科学设备,本身就是个移动科考站,每走一步就要停下来探测一番,这就更“飙”不起来了。

从 2013 年 12 月 15 日登月到 2014 年 1 月 25 日报告故障的这 41 天里,玉兔号总共睡了 20 天。而在走走停停的其余 21 天里,它的行驶路线是这样的:

玉兔号的行驶轨迹(张金海、杨蔚、胡森等)

在这幅图中,A 和 B 是两个撞击坑,红五星是嫦娥三号着陆点,蓝点是玉兔号行驶过的位置,白色数字标记“第几个月昼、第几个点”,例如 107 的意思就是第一个月昼的第七个点。而青色的 CD 和 LS 标记着科学仪器分析的位置,跟咱们这篇文章关系不大,可以不用管。

尽管图上有比例尺,由于缺乏熟悉的参照物,我们还是不太容易感受它的实际大小。所以我们再找个地球上的图片,把这条轨迹等比例叠加到上面:

玉兔号的行驶轨迹与十字路口(作者制图)

可以看出,花了 21 天,玉兔号相当于在城市里的一个十字路口转了转。它的全部行驶路程只有 114.8 米,平均下来每小时挪 23 厘米,按平均速度来说,都别说车了,刚会爬的小宝宝速度都比这个快啊。

而且玉兔 2 号本身的设计速度也只有 200 米/小时,算下来可以说大约比“秒速 5 厘米”快上那么一点点,而一些大型陆龟的速度可达约 2000 米/小时(这次龟兔赛跑龟赢了)。所以,光从速度上来说,“飙车”实在无从谈起,再说玉兔号肩负的是探索任务,又不是为了月面竞速。

“飙车”的说法到底怎么来的?

我们再来看看张玉花教授的原话。

她在 2020 年 12 月 19 日《上海科普大讲坛》上,作完《揭秘嫦娥五号背后的故事》的科普讲座后,与主持人聊起玉兔号时,是这么说的:

……(玉兔号)又工作了一段时间,快要到第二个月昼的一段时间的时候,突然发现有问题了。后来我们经过分析和验证,发现两个方面。

一个方面呢,就是我们对月面的温度想象得没那么高,实际上呢,就是说我们有一段电缆,这个电缆绑线呢,想绑在这一个半圈的上头,但是呢,我们在地球上二十几度三十几度都没问题,但是在月球上白天一照,可能就是 110 度 120 度,电缆就会变软和变长,这时候它的绝缘皮就可能比较薄弱。

然后第二个呢,就是我们当时在复盘,我们跟北指、跟李剑主任分析,当时我们那帮操作人员太勇猛,就是说只往前走,不会倒,就觉得没问题,我们就磕在了——钩在了一个石头上,把这个电缆给拉出来了,拉出来以后呢,再经过几次走,就在 0.7 毫米厚的这个壁上呢,可能电缆表皮就破了,破了它就短路了,短路了电就供不上了。

……

我给大家讲一下为什么那么慢,就是说,它没有人,是通过避障相机和导航相机往前开的,它又在月球的背面,避障相机拍个图,又要通过鹊桥中继星才能传到地面,传到地面以后,我们要经过判断,还要做指令,7 个小时它才能走一步,一步最多走 7 米,走长了它也不让走,所以就走得很慢。

我们实际上是设置了自动避障驾驶,但是觉得我们到上面不是去跑步的啊,主要一个是考核这些控制技术,还有呢,要去看边上有哪些我们可以关注的,比如现在,咱们一些科学家已经发表了很多论文,他们说你不要跟人家比跑得多远啊,我们要慢慢的,会有很多的一些科学发现。

从张玉花教授的这段话中可以读出,“猛”指的是进度猛(一直往前开,不倒车),不是说车速。而且,电缆因受热下垂钩在石头上,电缆被钩住,只要一直往前走,就会把电缆拖出来,并不需要车速很高。这种情况应该属于意外事件,毕竟有不少朋友自己开车不小心拖个底,都不见得能及时发现,更别说离了一个地月距离了。

破案了,但月面的“杀手”

可能不止一个

张玉花教授介绍的玉兔号故障原因,是根据玉兔号传回的环境温度,在地面反复试验、复现验证之后的推测。实际上,月面环境错综复杂,还存在许多潜在的天然“杀手”。

例如玉兔号报障后,最初的猜想(现在也不能完全排除)就是携带静电的月尘飘进机械结构或者破坏了控制电路。由于月尘棱角锋利又到处沾染,它的破坏力非常大,探月设备都不敢掉以轻心。

嫦娥三号在落月后一天,等月尘沉降下来,才打开月基天文望远镜的舱盖与极紫外相机的外罩。另外月球表面重力只有地球的六分之一,低重力导致摩擦力降低,可能使车轮打滑,扬起月尘或引发机械故障。

昼夜乃至阴阳面的温差也是个潜在威胁。玉兔号驶上月面并完成两器互拍后,并没有立即开展工作,而是小睡了四天。原因就是车子的向阳面可达 110℃ 以上,而背阴面则只有 -10℃,月球车必须慎之又慎。由于月球温度极端,嫦娥三号的地形地貌相机设计为只工作一个月昼,而在第二个月昼到来时也确实停止了工作。

由于缺乏大气和磁场保护,微陨石和太阳粒子都能直抵月面。微陨石正好击中玉兔号的几率确实微乎其微,可 2013-2014 年却是太阳疯狂输出的高峰期,太阳粒子穿透保护装备破坏电路器件,并非全无可能。

2014 年 1 月初,巨大的太阳黑子 AR1944 作者拍摄

总结一下,航天工程项目都是如履薄冰谨慎再谨慎,严格按照当年周恩来总理归纳指导的十六字方针“严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失”的精神处理的。发现问题后,会反复试验举一反三,作出修改方案。月球乃至太空探测存在着种种风险和意外,但中国航天的科学设备一代比一代强,操作人员一届比一届稳,请大家给予充分的信任。意外是有可能发生的,但飙车那当然是不可能飙的。

照“谣”镜

有时候,专家的解释可能被误传或者“段子化”。而这样的段子,虽然能让人开心一下,但会让我们忽略细节,甚至与事实背道而驰。

策划制作

作者丨曲炯 通信技术工程师

审核丨刘勇 中国科学院国家空间科学中心研究员

策划丨丁崝

责编丨丁崝

审校|徐来 林林

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