探月工程 月球车工作原理与中华牌月球车.docx

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探月工程月球车工作原理与中华牌月球车

探月工程月球车工作原理与中华牌月球车

“月球车”全名为“月面巡视探测器”，是集航天系统工程和智能机器人为一体的航天器，能完成月球探测、考察、收集和分析样品等复杂任务。

月球软着陆器通过反推火箭缓冲，在月面上徐徐降落，舱门打开，自动弹出斜梯。

月球车缓舒展开蜷缩的身体，调整好姿态，走出舱门，滑下斜梯，开始漫步月球……被誉为“嫦娥之父”的中国科学院院士、中国月球探测工程首席科学家欧阳自远曾这样描述中国月球车将来登临月球的场景。

我国今年下半年将发射首个月球着陆探测器――嫦娥三号。

备受外界瞩目的是，此次嫦娥三号的发射将搭载一部由我国自主研制的“中华牌”月球车，并首次实现与月球的零距离接触。

“月球车”全名为“月面巡视探测器”，是集航天系统工程和智能机器人为一体的航天器，能完成月球探测、考察、收集和分析样品等复杂任务。

中华牌月球车整装待发

中华月球车由航天科技集团第五研究院主要负责研制，自重120公斤，可载重20公斤，寿命为3个月，可在月球上3公里范围内连续行走10公里，具有自动避障等功能。

由于月球表面没有空气，因此月球车下降时需要开启发动机，一边落一边往上推，慢慢落至距月球4米的位置，熄灭发动机，仪器将采用自由落体的方式，软着陆在月球上。

同时，中华月球车将实现自主导航，并能指挥仪器进行操作，最后把数据传回地球。

月球车底下还装有测月雷达，将切开月球下面100米深度的地方进行探测。

中华月球车上有两个太阳仪，其中一个可自由旋转，寻找太阳位置，吸收热量进行发电；另外一个则可以盖在车身上减少热量散发。

中华月球车采用“六轮摇臂式”行走机构，各只轮子可同时适应不同高度，是一位“爬行高手”。

此外它还有一条机械臂，能在月壤、月岩中勘探取样，供现场检测。

同时，中华月球车将太阳能和核能作为能源。

由于月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天，所以当黑夜降临时，为防止车载仪器被零下100多摄氏度的低温冻坏，月球车必须要核电池的能量来保温，并维持与地面的通讯。

而当新的白昼来临，电池就能重新依靠太阳能工作。

探测入乡随俗

月球是一个无风、无雨、无水、无气、冷热剧变的天体，与地球环境截然不同。

因此，中华月球车想要顺利完成任务，必须为能够适应那里的环境做充分的准备。

如月球昼夜温差大，白昼温度高达130-150摄氏度，夜间可下降到零下160-180摄氏度，月球车如何能长时间在极端温度条件下正常工作是一个难题；月球表面没有大气保护，太阳风、太阳耀斑等高能粒子直接辐射到月球表面，会对月球车部分高集成度微电子器件造成损害；月球表面的重力加速度仅为地球表面的1/6，月球车能否在低重力的月球表面完成动作也将是很大的考验；月球表面的月壤也是影响月球车行驶性能的重要因素。

据了解，整个月球表面覆盖着一个松散层，由岩石碎块，角砾状岩块、砂和尘土组成，称为月壤。

由于月壤松软，因此月球车在上面行驶时很容易打滑。

此外，月球车行走时，月壤细粒也会大量扬起，形成月尘，一旦附着便很难清除。

同时，月尘还可能引起很多故障，包括机械结构卡死、密封机构失效、光学系统灵敏度下降等。

对于中华月球车来说，“过夜唤醒”是个难题，不仅要经受电池的考验，更重要的是要经受零下160-180摄氏度低温的考验。

在月球生存的难度不亚于登上月球，因为月球的夜晚温度低、时间长，可谓“长夜难熬”。

登月稳扎稳打

1970年11月17日，苏联“月球17号”探测器登陆月球，释放了第一辆真正意义上的月球车。

随后，美国的“阿波罗15号”飞船将人类第一辆有人驾驶月球车送上月面。

1959-1976年期间，苏联和美国分别成功发射25颗和24颗无人月球探测器，人类月球探测也随之达到了第一个高潮。

1986年7月20日，经历了10年低潮期后，美国宣布重返月球，苏联、欧洲、日本等都组织力量进行研究，纷纷提出了发展计划。

1998年1月6日，随着美国“月球勘探者”的顺利升空，空间探测活动又掀起了新一轮的浪潮。

归纳起来，人类对月球的探索可分为探月、登月和驻月三大步，即“探、登、驻”。

目前，中国正处在第一阶段，即以“探”为主方向，并按照“绕月探测、落月探测、取样返回”分三小步稳步推进。

据悉，我国正在开展载人登月前期方案论证，已有专家建议我国在2025年或2030年进行载人登月。

中国空间技术研究院深空探测室主任贾阳指出，中国目前在探月“三步走战略”中所使用的技术将来也可用于载人登月的相关领域。

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绕、落、回3任务

中国探月工程分为“绕、落、回”三个任务，预计2013年下半年我国将实施“嫦娥三号”发射和落月任务。

“绕”，即实施对卫星绕月轨道的控制实验并对月球表面进行探测；“落”，即将月球探测器在月球表面着陆并对月球进行实地考察；最后一步“回”，则是在完成对月球的实地考察后，将在月球上采集的实物样品带回地球。

目前，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第一阶段已经完成。

今年下半年即将发射的“嫦娥三号”将首次实现在地外天体表面无人自动巡视、首次实现（探测器）月夜生存、首次建立覆盖火星探测范围的测控通信网、首次自主开展月面就位科学探测。

这一任务的完成，将为中国的深空探测奠定坚实的基础。

月球车基本概述

人类首次月球车行驶

月球车是一项技术复杂、要求严格的研究开发任务，开发者除了要突破、掌握同机器人相关的轻型机械、机构、遥操作、自主导航和机械臂等技术外，更重要的是要在按航天器的规范与标准研制管理上多下工夫。

分为无人驾驶月球车和有人驾驶月球车两种。

2013年，“嫦娥三号”会将“中华牌”月球车送上月球。

月球车是一种能够在月球表面行驶并完成月球探测、考察、收集和分析样品等复杂任务的专用车辆。

在实验室里，这个重要角色的学名是“月球探测远程控制机器人”，公众已经习惯叫它“月球车”。

世界上第一颗人造卫星发射成功后，人们便开始了飞向地外天体的准备。

然而，在对月球表面探测过程中，采取什么的运输工具才有可能在月面上进行实地考察呢？

于是，产生了月球车。

为了使月球车在月面上能够顺利行驶，美国、前苏联曾发射了一系列的卫星探测，并对月面环境进行了反复的科学实验，为在探测器上携带月球车的成功打下了可靠的基础。

科学家对经由月球车月面[1]的实地考察所带回的宝贵资料进行了分析研究，大大深化了人类对月球的认识。

月球车可分为无人驾驶月球车和有人驾驶月球车。

无人驾驶月球车由轮式底盘和仪器舱组成，用太阳能电池和蓄电池联合供电。

世界上第一台无人驾驶的月球车于1970年11月17日由前苏联发射的月球17号探测器送上月球。

有人驾驶月球车主要由月球车的每个轮子的各一台发动机驱动，靠蓄电池提供动力。

主要作用于扩大宇航员的活动范围和的减少体力消耗，它可随时存放宇航员采集的岩石和土壤标本。

月球车底盘铝合金管型材料制成，并且中部装有铰链，以便储存物品。

每个铝制车轮都有自己的电力驱动器和机械制动器。

轮胎由涂有锌层的编制钢网丝网制成。

所有的月球车最终都被留在了月球上。

月球车的发展历史

1970年11月17日苏联“月球”17号探测器（见“月球”号探测器）把世界上第一个无人驾驶的“月球车”1号送上月球，它行驶了10.5公里,考察了8万平方米的月面。

后来的“月球车”2号行驶了37公里，向地球发回88幅月面全景图。

1971年7月31日，“阿波罗15”号宇航员戴维斯-R-斯科特和詹姆斯-B-欧文进行了人类首次月球车行驶，他们驾驶着4轮月球车，在崎岖不平的月球表面上，越过陨石坑和砾石行驶了数公里。

斯科特和欧文成为在月球上漫步的第7位和第8位人，而且是第一个在月球上驾车行驶的。

他们于30日在月球的“雨海”登陆，并于美国东部时间31日上午9时25分离开“隼”号登月舱。

几分钟之后，他们从宇宙飞船上卸下月行车，开始了他们的勘探旅行。

游车的前舵轮操作不灵，但是按设计只有后轮驱动，后驱动轮运转良好。

当宇航员们在埃尔鲍陨石坑的边沿停下时，位于休斯顿的任务控制台打开了游车的电视摄影机，向地球传送非常清晰的彩色图像。

电视观众可以看到宇航员挑选和采集月石标本。

有一次，他们兴奋地喊道，“这里有些漂亮的供地质研究用的岩石。

”他们驾车行驶了两小时，走了8公里，之后又回到登月舱。

按计划，斯科特和欧文将在后两天驾驶月行车做更多的旅行。

他们将同在指挥船中的另一名“阿波罗15”号宇航员阿尔弗雷德-M-沃顿会合，一起返回。

中国的月球车

哈尔滨工业大学曾制造过一款“六轮摇臂转向架式”月球车，上海交通大学也制作过一款外形炫目的“小蛛行人”月球车，还有中国空间设计研究院牵头设计的月球车。

2005年3月15日，“嫦娥工程”月球应用科学首席科学家欧阳自远对媒体披露，航天部门已经出台了“嫦娥工程”用月球车的技术参数和需要完成的科研任务，全国公开竞争，择优选用。

此前，见诸报端的至少有7家高校和科研单位在从事月球车的研制，它们是哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、清华大学、中国科学技术大学、航天科技集团第五研究院第502研究所、上海交通大学和国防科技大学，“每家都有绝活”。

航天部门掌握的数据还要远远超出这个规模，他们手头上有不低于40辆国产月球车模型的资料。

2000年12月“嫦娥一号”卫星出厂待命。

2007年10月24日，“嫦娥一号”将由西昌卫星发射基地直入广寒宫。

中国探月工程已进入实施阶段。

2012年，中国的第一个软着陆器将登陆月面。

探月工程开启了中国深空探测事业的大门。

由此开始，一系列的深空探测器将逐渐进入人们的视野。

“月球车”则是其中的首发队员。

按照中国航天计划时间表，2013年，“嫦娥三号”会将“中华牌”月球车送上月球，使其完成月球软着陆过程，并实施无人登月探测，主要任务是探测月球表面和内部情况。

“中华牌”月球车

按照中国航天计划时间表，2013年，“嫦娥三号”会将“中华牌”月球车送上月球，使其完成月球软着陆过程，并实施无人登月探测，主要探测月球表面及内部情况。