“玉兔號因飆車損壞?”
網上有傳聞說玉兔號操作員因過于興奮,操縱玉兔號飆車,結果導致其出現故障。
流言分析
這是對專家講話的誤讀。
實際上由于玉兔號的性能還有操作規(guī)范所限,不可能出現所謂“飆車損壞”的情況。
不久前,一則消息在網上流傳,稱玉兔號因飆車損壞,其實這是一種誤解,將張玉花教授的科普介紹給段子化了。
圖片截自微博
先說結論:實際上,這種說法是的誤讀夸大,因為一方面月球車真的飆不起來,另一方面操作員也絕不可能這么隨意。
接下來咱們就詳細聊聊。
飆車?就這速度能飆車?
玉兔號其實可以視為一種高科技的“遙控車”,不過,它可不像我們在小區(qū)廣場上看到的 RC 愛好者玩的那種一路狂奔,時速高達幾十千米每小時的遙控車。玉兔號的每次移動,都需要仔細觀察周圍環(huán)境,報告給地球上的指揮人員看,然后才能挪動一小步,再繼續(xù)觀察周邊,確定下一步的移動計劃,如此周而復始,走的時候少,停的時候多。
圖片來自國家航天局
為什么會有這種差別呢?小區(qū)的遙控車跑得快,其實是占了距離短的便宜。假如把它放到 38 萬公里外的月球,而車主和遙控器留在地球上,那它也飆不動了。
因為電磁波信號的傳輸需要時間,車主看到的任何情景,都是 1.26 秒前的過時信息,而他的指令發(fā)回到車那里,又要 1.26 秒后才能執(zhí)行。這時,車主會情不自禁地慢下來,為自己和愛車各自留足反應時間。
更何況,玉兔號可不是輛普通的“遙控車”,而是個身負重任的 “寶貝疙瘩”,它重達 136 千克的身體里裝了一大堆價值不菲的科學設備,本身就是個移動科考站,每走一步就要停下來探測一番,這就更“飆”不起來了。
從 2013 年 12 月 15 日登月到 2014 年 1 月 25 日報告故障的這 41 天里,玉兔號總共睡了 20 天。而在走走停停的其余 21 天里,它的行駛路線是這樣的:
玉兔號的行駛軌跡(張金海、楊蔚、胡森等)
在這幅圖中,A 和 B 是兩個撞擊坑,紅五星是嫦娥三號著陸點,藍點是玉兔號行駛過的位置,白色數字標記“第幾個月晝、第幾個點”,例如 107 的意思就是第一個月晝的第七個點。而青色的 CD 和 LS 標記著科學儀器分析的位置,跟咱們這篇文章關系不大,可以不用管。
盡管圖上有比例尺,由于缺乏熟悉的參照物,我們還是不太容易感受它的實際大小。所以我們再找個地球上的圖片,把這條軌跡等比例疊加到上面:
玉兔號的行駛軌跡與十字路口(作者制圖)
可以看出,花了 21 天,玉兔號相當于在城市里的一個十字路口轉了轉。它的全部行駛路程只有 114.8 米,平均下來每小時挪 23 厘米,按平均速度來說,都別說車了,剛會爬的小寶寶速度都比這個快啊。
而且玉兔 2 號本身的設計速度也只有 200 米/小時,算下來可以說大約比“秒速 5 厘米”快上那么一點點,而一些大型陸龜的速度可達約 2000 米/小時(這次龜兔賽跑龜贏了)。所以,光從速度上來說,“飆車”實在無從談起,再說玉兔號肩負的是探索任務,又不是為了月面競速。
“飆車”的說法到底怎么來的?
我們再來看看張玉花教授的原話。
她在 2020 年 12 月 19 日《上海科普大講壇》上,作完《揭秘嫦娥五號背后的故事》的科普講座后,與主持人聊起玉兔號時,是這么說的:
……(玉兔號)又工作了一段時間,快要到第二個月晝的一段時間的時候,突然發(fā)現有問題了。后來我們經過分析和驗證,發(fā)現兩個方面。
一個方面呢,就是我們對月面的溫度想象得沒那么高,實際上呢,就是說我們有一段電纜,這個電纜綁線呢,想綁在這一個半圈的上頭,但是呢,我們在地球上二十幾度三十幾度都沒問題,但是在月球上白天一照,可能就是 110 度 120 度,電纜就會變軟和變長,這時候它的絕緣皮就可能比較薄弱。
然后第二個呢,就是我們當時在復盤,我們跟北指、跟李劍主任分析,當時我們那幫操作人員太勇猛,就是說只往前走,不會倒,就覺得沒問題,我們就磕在了——鉤在了一個石頭上,把這個電纜給拉出來了,拉出來以后呢,再經過幾次走,就在 0.7 毫米厚的這個壁上呢,可能電纜表皮就破了,破了它就短路了,短路了電就供不上了。
……
我給大家講一下為什么那么慢,就是說,它沒有人,是通過避障相機和導航相機往前開的,它又在月球的背面,避障相機拍個圖,又要通過鵲橋中繼星才能傳到地面,傳到地面以后,我們要經過判斷,還要做指令,7 個小時它才能走一步,一步最多走 7 米,走長了它也不讓走,所以就走得很慢。
我們實際上是設置了自動避障駕駛,但是覺得我們到上面不是去跑步的啊,主要一個是考核這些控制技術,還有呢,要去看邊上有哪些我們可以關注的,比如現在,咱們一些科學家已經發(fā)表了很多論文,他們說你不要跟人家比跑得多遠啊,我們要慢慢的,會有很多的一些科學發(fā)現。
從張玉花教授的這段話中可以讀出,“猛”指的是進度猛(一直往前開,不倒車),不是說車速。而且,電纜因受熱下垂鉤在石頭上,電纜被鉤住,只要一直往前走,就會把電纜拖出來,并不需要車速很高。這種情況應該屬于意外事件,畢竟有不少朋友自己開車不小心拖個底,都不見得能及時發(fā)現,更別說離了一個地月距離了。
破案了,但月面的“殺手”
可能不止一個
張玉花教授介紹的玉兔號故障原因,是根據玉兔號傳回的環(huán)境溫度,在地面反復試驗、復現驗證之后的推測。實際上,月面環(huán)境錯綜復雜,還存在許多潛在的天然“殺手”。
例如玉兔號報障后,最初的猜想(現在也不能完全排除)就是攜帶靜電的月塵飄進機械結構或者破壞了控制電路。由于月塵棱角鋒利又到處沾染,它的破壞力非常大,探月設備都不敢掉以輕心。
嫦娥三號在落月后一天,等月塵沉降下來,才打開月基天文望遠鏡的艙蓋與極紫外相機的外罩。另外月球表面重力只有地球的六分之一,低重力導致摩擦力降低,可能使車輪打滑,揚起月塵或引發(fā)機械故障。
晝夜乃至陰陽面的溫差也是個潛在威脅。玉兔號駛上月面并完成兩器互拍后,并沒有立即開展工作,而是小睡了四天。原因就是車子的向陽面可達 110℃ 以上,而背陰面則只有 -10℃,月球車必須慎之又慎。由于月球溫度極端,嫦娥三號的地形地貌相機設計為只工作一個月晝,而在第二個月晝到來時也確實停止了工作。
由于缺乏大氣和磁場保護,微隕石和太陽粒子都能直抵月面。微隕石正好擊中玉兔號的幾率確實微乎其微,可 2013-2014 年卻是太陽瘋狂輸出的高峰期,太陽粒子穿透保護裝備破壞電路器件,并非全無可能。
2014 年 1 月初,巨大的太陽黑子 AR1944 作者拍攝
總結一下,航天工程項目都是如履薄冰謹慎再謹慎,嚴格按照當年周恩來總理歸納指導的十六字方針“嚴肅認真、周到細致、穩(wěn)妥可靠、萬無一失”的精神處理的。發(fā)現問題后,會反復試驗舉一反三,作出修改方案。月球乃至太空探測存在著種種風險和意外,但中國航天的科學設備一代比一代強,操作人員一屆比一屆穩(wěn),請大家給予充分的信任。意外是有可能發(fā)生的,但飆車那當然是不可能飆的。
照“謠”鏡
有時候,專家的解釋可能被誤傳或者“段子化”。而這樣的段子,雖然能讓人開心一下,但會讓我們忽略細節(jié),甚至與事實背道而馳。
策劃制作
作者丨曲炯 通信技術工程師
審核丨劉勇 中國科學院國家空間科學中心研究員
策劃丨丁崝
責編丨丁崝
審校|徐來 林林
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