38万公里之外遥控「挖掘机」有多难?陆月背挖宝大解密

陆如何从38万公里外月背遥控挖掘机解世界难题。(大陆央视)

陆如何从38万公里外月背遥控挖掘机解世界难题。(大陆央视)

陆如何从38万公里外月背遥控挖掘机解世界难题。(大陆央视)

陆如何从38万公里外月背遥控挖掘机解世界难题。图为意外挖掘出「中」字形。(大陆央视)

大陆央视新闻用户端5日报导,大陆嫦娥六号去38万公里之外月球背面采样返回。这距离如果乘坐时速300公里高铁,大约53天才能到。嫦娥六号任务,相当于在38万公里外遥控一台月球「挖掘机」,难度人类史上未有。中国航太人怎么解决这个世界级难题?

6月2日早晨6时23分,嫦娥六号着陆器和上升器组合体,成功登陆于月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区。根据嫦娥六号拍摄传回的着陆区影片,在中国航太科技集团五院的地面实验室里,科研人员迅速还原着陆点周围地貌,与月球表面着陆区完全一致。

这里也称为嫦娥六号「预训练场」。因为降落月球后,嫦娥六号并不是直接取样,而是先在实验室这里试验验证,把操作指令上传到月球后,才开始实际采样。

操作现场,中国航太科技集团采样封装分系统副主任设计师金晟毅,拿着一个小本子,反复一直地翻。金晟毅透露:「本上记录历来使用的一些经验教训和理论依据,参考作用非常明显。」

38万公里之外遥控「开挖掘机」有多难?金晟毅称,难度肯定非常大,毕竟是人类首次,但熟能生巧,「我们都有验证器,在验证器基础上,经过成百上千次这种反复演练练习,才比较有信心执行这样任务。」

在年轻科研面孔中,有位熟悉老航太人──中国科学院院士叶培建。2004年,中国探月工程立项,当时年近60岁叶培建担任嫦娥一号卫星总设计师兼总指挥。20年来,嫦娥工程的每一次任务,他从未缺席。嫦娥四号登陆月球背面,嫦娥六号去月背采样,都是他最先提出来。

叶培建表示,「到(月球)背面采样,是世界第一次。中国科学家如果最后能够拿到月背采回的月壤做科学研究,将会出很多科技成果。航太产品有一个特点:一次成功不代表次次成功,我们要次次成功,还是要付出很大的努力的。」

钻取过程持续了约3个小时,获取了月球背面不同深度的月壤样品。

嫦娥六号任务副总设计师王琼指出:「我们是希望获得月壤以下一定深度样品,并且保持它的层序,让科学家能够对它开展研究,能够研究月面以下样品的资讯更加丰富。」

与钻取不同,表取是使用机械臂,通过表面铲取的方式来采集月球样品,实现多点的自动采样。为此,科研人员设计了十多个表取采集点位。这次月背采样,由鹊桥二号中继星提供通信支持。跟嫦娥五号相比,中继星支持地月之间联系的时间,由48小时缩短到40小时。任务时间缩短,也让嫦娥团队要设法提高采样效率,跟嫦娥五号比,嫦娥六号在智慧化和自主化方面有了很大的改进。

中国航太科技集团马如奇表示:采样任务一开始只要发一条指令,整个任务就都给连贯起来,然后比如说触月、采样、到放样,整个过程只需一条指令,就全给连起来全部执行了。有很多中间状态一些遥测参数,都不需要人工去判读,智慧化软体在后面就可以判读了,这样效率就提高了。

从月面传回的监控录影上看,表取采样过程看似波澜不惊,但实则不少操作都惊险万分。表取过程中,就遇到难题。

中国航太科技集团贾晓宇指出,这次出现一个光线比较差情况,导致准备的A方案,实际上当时精度已达不到要求了。

贾晓宇在任务中负责的是图像分析和机械臂的精调。尽管做足各种准备,但降落点月面光线比预想的暗,影响采样过程机械臂操作判读。经过反复精调,机械臂的铲挖精度终于恢复正常水准。

贾晓宇说:「当时一点都不慌,因为除了那种方法,我们还备了另外两种方法调整,可能代价是时间稍微长一点,但我当时心里非常有底的。」

金晟毅表示,虽然说是看起来很惊险万分,实际上也是十拿九稳。因为做过很多验证测试,可靠性都能达到非常高的一种水准。

让航太人意想不到的是,表取结束后,月面出现了一个「中」字。

贾晓宇称,最开始选采样点只是根据表面看到的图形选出来,铲挖时再翻出一些新的感兴趣样品来,然后会根据翻出来的样品,动态调整采样点位置,「中」字斜的收笔和「中」字头部其实就是这样产生。本来可能除了「中」字之外,还会多铲几铲,但最后发现「中」字最后一笔形成后,正好这个样品容器也几乎要满了。各种意外催成了一个「中」字产生,可能注定中国要在月球上留下印记。