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愿做“嫦娥”工程的“急先锋”

——机电学院院长邓宗全教授谈月球车

作者:明星

  随着我国的载人航天顺利实现,越来越多的人将目光投向了我国的“嫦娥”工程--月球探测工程。在日前结束的2003年“第五届中国国际空间技术及遥感、地理信息系统和全球定位系统展览会”上,我校研制开发的3种月球车成了最吸引眼球的展品。为了了解这方面的情况,我们采访了该项目负责人、我校机电学院院长邓宗全教授。

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我校研制的月球登陆太空车

  据了解,我国的月球探测工程分“绕”、“落”、“回”3个阶段实施。“绕”即发射一颗月球探测卫星环绕月球飞行,利用星载先进仪器对月球进行全面的探测,“绕”的目标是获取月球表面三维影像,分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点,探测月壤厚度,探测地月空间的环境;“落”是发射月球探测器登陆月球;“回”是将月球探测器发射至月球表面软着陆、采集月球样品,再返回地球。邓教授说:“科研工作者要有远见,要抓住国家急需的东西,这样才能抓住机遇,在这项举世瞩目的探月计划中,月球车是完成这项计划的关键设备,我们早就瞄准了探月工程。”我校对月球车的研究起步很早,从1999年就开始进行了系统研究。由于月球车的研制涉及机械、电控、材料、传感器、通讯等多学科领域的高科技项目,学校集中了相关院(系)成立了深空探测技术研究中心,目前研究人员达40余人,近5年来他们已经做了3台月球车原理样机。
  “由于月球环境复杂,所以必须先研究样车,通过样车在模拟环境实验中得到科学数据,再研制真正的登月车。”邓教授说,“目前我校研发的月球车是科研人员在美俄的先进经验基础上做了进一步改进提高以及在一些领域自主研发的基础上研制出来的,像这次展出的3种型号样车分别为‘六轮摇臂--转向架式’、‘两轮并列式’和‘行星轮式’。其中六轮摇臂--转向架式月球车是仿造美国登月时的索杰娜型月球车制成的,而两轮并列式月球车是由我校自行研制的、具有独立知识产权的新型月球车结构。”
  在问及为什么研制不同类型的月球车时,邓教授解释说,这3种样车是针对不同环境对月球车平稳性、越障性、速度和抗颠覆性的要求而设计,尺寸、重量和外形也各取所需。如果月球车着陆区域平坦,则对越障能力要求不高,两轮月球车即可完成任务。而遇到地形复杂的地区则需要六轮或十二轮月球车。另外,由于两轮月球车具有结构简单、重量小的特点,航天器上可以一次搭载几个,执行不同任务,而六轮和十二轮则相对体积较大不可能一次搭载很多。总之,不同型号的月球车各具优势,可在不同探测活动中发挥不同作用。
  邓教授说:“在未来的中国探月计划中,或许月球车就是我国第一个到达月球的‘访客’。月球车的主要用途是代替人进行科学考察、进行月球环境物理实验、分析评估月球上的资源和能源分布等。通过月球车,可实现勘探地质结构构造、地貌和地形等,还可以安放地震仪记录月球的月震以及小行星对月球的撞击情况,最终了解月球的现状和演化。可以说月球车登月对中国百姓来说,是圆了一个千古之梦。” 
  为了实现软着陆,把车平稳地运到月球上,并不是一件容易的事情,需要整个系统的支持。邓教授说,目前我国的月球车还处于模拟、理论研制阶段,例如,通过动画演示计算出所需要的数据,通过模型演示月球车的运动情况等。邓教授介绍,目前科研人员研制出来的样车主要是可以移动的车载部分,月球车要具体从事哪些科研任务还要根据航天部门的要求来具体添加设计,而且目前的月球车模型用普通的金属材料制成,是不能上月球的,它们看上去更像玩具。说到玩具,邓教授告诉记者:“目前,登月车有小型化的趋势,多车、群控的月球车是发展方向,我们也正朝这方面努力。”所谓多车群控,是指将多个月球车运往月球,每个车具有各自功能,每辆车能完成一项具体的任务。邓教授表示,他们下一步的工作,就是要实现多车系统。
  据邓教授介绍,月球的环境比较特殊,那里没有路,而且还会遇到温差大、没有空气、电池辐射干扰等很多具有未知性的环境,在这些情况下要求月球车既要耐高温、低温,还要在跨越很多未知障碍的情况下正常工作,它的技术要求极高。选用特殊的车体材料,解决车体变形等问题,在驱动系统、车体部分、控制系统、通讯系统等方面进行深入探讨和研究都是科研人员需要攻克的难题。
  邓教授说,由于我们起步早,在月球车的百米竞赛中,我们已经领先了一步,但是要想能够取得最后的胜利,还需要资金、技术、人员等各方面的支持和努力。对于神秘的月球,邓教授有着美好的憧憬,他说:“虽然最终我们可能只是提供技术方案、理论,做技术支撑,但是,从哈工大的实力看,我们现在完全有能力承担月球车的这个项目。如果让我们来承担月球车项目,不仅是对个人,对整个学校都是一个巨大的机遇。” 
  兵书有云:逢山开道,遇水搭桥,先锋之责也。在中国探月计划中,如果说月球车将是我国到达月球的先行者,那么以邓宗全教授为首的我校科研人员则是甘为“先行者”开道搭桥的“急先锋”。