AI將助嫦娥五號(hào)鏟取月壤怎么回事？AI如何幫助嫦娥五號(hào)鏟取月壤詳情

“嫦娥五號(hào)將軟著陸在月球上，隨后取樣返回。”7月5日舉辦的2019軟件定義衛(wèi)星高峰論壇上，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)探月工程首任首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠(yuǎn)表示，月面取樣返回航天器要發(fā)射、降落、取樣，還要回來(lái)，會(huì)有一大堆技術(shù)難題，目前全部被攻克了。

歐陽(yáng)自遠(yuǎn)介紹，嫦娥五號(hào)目前實(shí)現(xiàn)突破的核心技術(shù)包括：運(yùn)載發(fā)射、地月轉(zhuǎn)移、近月制動(dòng)、環(huán)月飛行、月面下降、月面采樣、月面上升、交會(huì)對(duì)接、環(huán)月等待、月地轉(zhuǎn)移、軌道分離、再入回收12個(gè)部分。

“整體載荷8.2噸，會(huì)采用新運(yùn)載火箭，在海南文昌發(fā)射中心發(fā)射。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)說(shuō)。嫦娥五號(hào)將實(shí)現(xiàn)4個(gè)重大突破，即首次在月球表面自動(dòng)采樣；首次從月面起飛；首次在38萬(wàn)公里外的月球軌道上進(jìn)行無(wú)人交會(huì)對(duì)接；首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

此次嫦娥五號(hào)的月面著陸點(diǎn)在月球正面。“我們選擇的著陸點(diǎn)距離美國(guó)‘阿波羅計(jì)劃’6次的著陸點(diǎn)有較遠(yuǎn)的距離，距離大概1000多公里之外，那里會(huì)有新的現(xiàn)象、會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)說(shuō)。

嫦娥五號(hào)仍采用軟著陸。軟著陸，實(shí)際上是人工智能的自主決策。“探測(cè)器非常聰明，它會(huì)一直晃來(lái)晃去地拍照，琢磨這個(gè)地點(diǎn)安全不安全，如果4個(gè)點(diǎn)不能在一致的水平面上，是會(huì)翻車(chē)的。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)說(shuō)，它一直在計(jì)算、挑剔，邊走邊找，最后作出判斷和決策。

為什么不拍個(gè)照片讓地球上的人確定落在哪呢？“人來(lái)不及幫它判斷。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)解釋：一張照片，傳到地球需要1.3秒，收到后再花幾秒鐘判斷“哦，這里不行，再找”，再次指令傳給它又要1.3秒。

科技日?qǐng)?bào)記者了解到：嫦娥三號(hào)的實(shí)踐證明，人工智能自主決策的方法能夠做到探測(cè)器的四條腿安全地落在一個(gè)水平面上，安全著落。嫦娥四號(hào)又根據(jù)月球背面山多的特點(diǎn)做了調(diào)整，但都完成了視頻獲取月面數(shù)據(jù)、進(jìn)行自主決策、選擇落月點(diǎn)的任務(wù)。

“到了月球以后，探測(cè)器會(huì)用電鏟鏟取土壤，另外自動(dòng)打鉆取巖芯。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)說(shuō)，嫦娥五號(hào)的采樣方式是復(fù)合式的，搭載了深孔鉆取式采樣器和鏟挖式復(fù)合功能采樣器聯(lián)合完成采樣。

這一鉆探過(guò)程在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了反復(fù)的試驗(yàn)。人們對(duì)月表下的情況不得而知，很可能遇到堅(jiān)硬的巨石，也可能是松軟的土壤，或者其他礦物質(zhì)，機(jī)器零部件的運(yùn)動(dòng)磨損和熱脹冷縮情況都不同，地面實(shí)驗(yàn)室想象了各種不同的工況，通過(guò)模擬月壤情況對(duì)嫦娥五號(hào)的采樣器進(jìn)行驗(yàn)證。

“采樣結(jié)束后，它還回不到地球。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)說(shuō)，它不可能在來(lái)到月球時(shí)就攜帶足夠返回的燃料。

上升器將在月球表面進(jìn)行首次月面起飛，但只能進(jìn)行短距離的飛行。“只有一個(gè)辦法，進(jìn)入月球后，會(huì)有一條‘飛船’在月球空間等候跟它交會(huì)對(duì)接，并轉(zhuǎn)移月壤。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)說(shuō)，它們的對(duì)接，將是“針尖”對(duì)“針尖”的對(duì)接，地球上根本無(wú)法提供數(shù)據(jù)和測(cè)控支持。

交會(huì)對(duì)接的過(guò)程需要依靠嫦娥五號(hào)自己來(lái)完成。嫦娥五號(hào)會(huì)有一個(gè)“大腦”和一雙“眼睛”。測(cè)量敏感期像“眼睛”一樣提供精確的信息，嫦娥五號(hào)的智能大腦將完成自主控制。

“它們返回地球時(shí)，會(huì)遇到大氣層的高速摩擦。如果速度太高了，很可能會(huì)被燒掉，要想想辦法。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)說(shuō)，這個(gè)辦法和“打水漂”的原理相似，即讓返回艙在大氣層上層彈跳出去再回來(lái)，速度下降后再進(jìn)行大氣層的穿行。相關(guān)的返回技術(shù)已經(jīng)得到驗(yàn)證。我國(guó)在2014年發(fā)射的探月試驗(yàn)飛行器，成功驗(yàn)證了跳躍式彈道技術(shù)。

“通過(guò)環(huán)月衛(wèi)星探測(cè)、月面軟著陸探測(cè)與月球車(chē)勘察、月面軟著陸探測(cè)與采樣返回的實(shí)施，為我國(guó)載人登月和月球基地建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)總結(jié)道，在此基礎(chǔ)上，人類將開(kāi)啟重返月球的新征程，并孕育出月球科學(xué)的新突破，最終形成人類開(kāi)發(fā)利用月球的能力。