Chang'e-4ミッションは、着陸モジュールとYutu-2ローバーの4番目の太陰日です。 デバイス上のカメラとコントローラーについて

なんて時が過ぎた！ Chang'e-4着陸船とYutu-2ローバーの月の向こう側での地球の4番目の月の仕事はすでに到着しています。 このデバイスは、3番目の月明かりの夜に極端に低い温度の期間を生き延びましたが、現在はスリープモードから抜け出し、月面と宇宙空間の新しい研究を開始しています。



Chang'e-4モジュールとYutu-2ローバーにはどのカメラが取り付けられていますか？また、カメラは月の長い日を何に使いますか？





現時点では、Yutu-2ローバーが月面に着陸してから88日（2212時間）が経過し、Yutu-2ローバーが月へのChang'e-4ミッションの一環としてSichan宇宙基地から打ち上げられてから115日（2760時間）が経過しました。



月の裏側の4番目の太陰日：







着陸モジュールの計画期間は1年、ローバー-3か月です。



実際、Yutu-2ローバーはすでに推定寿命である2160時間に達しています。



これは、2013年12月以来月の目に見える部分に位置する最初のChang'e-3着陸船であるChang'e月面ミッションの記録ではありませんが、いまだに生命の兆候（テレメトリとさまざまな機器からのデータ）を示していますが、そのパートナー着陸-最初のローバー「Yutu」は、月面での生産的作業の開始から40日後、2016年半ばまでは機動性を失いましたが、静止モードでMCCにデータを転送しました。



月ミッション「Chang'e-4」のモジュールに関するデータ：



-「Chang'e-4」降下モジュール（対向する着陸サポート間の4.4メートル、重量1200 kg）。







-Yutu-2ローバー（高さ1メートル、幅1メートル（ソーラーパネルなし）、長さ1.5メートル、折りたたみ式ソーラーパネル2枚、ホイール6個、重量140 kg。）







月の裏からの新しい写真



Yutu-2ローバーの車輪からの月の軌跡と、パノラマカメラ付きのアンテナとプラットフォームからの影：







いくつかのクレーター（美しい影）と背景の山：







そしてこれらは、Nature Geoscienceの4月号の科学記事「Chang'e-4によって探検される月の向こう側」からの写真です。







着陸地点近くの小さなクレーター：











ローバー「Yutu-2」は月の表面を探索します。







小さなクレーターの石の破片（Yutu-2ローバーからの写真）：







Yutu-2ローバーに沿った小さな石：







着陸地点近くの非常に珍しい暗い石：







Chang'e-4モジュールとYutu-2ローバーにはどのカメラがインストールされていますか？



Chang'e-4着陸モジュールには2つのカメラが設置されています。

-着陸カメラ（着陸カメラ-LCAM）;

-風景カメラ（地形カメラ-TCAM）。



LCAM着陸カメラ（0.5 kg、サイズ116x100x70.4 mm）はChang'e-4モジュールの下部に設置され、月面から12 kmの高度で自動的にオンになり、1024 x 1024ピクセル、10フレーム/秒の解像度で着陸手順を記録しました。





LCAM着陸室の機能：







LCAM着陸室要素の接続図：







データ伝送は、LVDS（低電圧差動信号）インターフェイスを使用して実行されます。



月に着陸した後、LCAMカメラは着陸サポートで同じフレームのみをキャプチャします。







TCAMランドスケープカメラ（0.64 kg、サイズ92x105x118.9 mm）は、Chang'e-4ランディングモジュールの最高点に特別なブラケットに取り付けられています。度。 TCAMの機能は、着陸モジュールの表面と要素のパノラマ写真、ローバーの追跡、着陸ゾーン周辺のエリアの探索です。



TCAMランドスケープカメラの機能：







ランドスケープカメラTCAMの要素の通信方式：







着陸地点のパノラマ：







ランディングモジュール上のLCAMおよびTCAMカメラ：







Chang'e-4着陸モジュールは静止モードで動作し、着陸ゾーンの表面の写真は、モジュールの周囲に実際にどの種類の表面があるかを理解するためにまず非常に重要です。 結局、多数の小さなクレーターと石があり、それらはローバーを下げる手順に干渉する可能性があります（最悪の場合）。 着陸後、Chang'e-4モジュールは位置を変更できず、着陸に便利な別のゾーンへの「ジャンプ」を行うことができません。



Yutu-2ローバーには、デュアルパノラマカメラ（パノラマカメラ-PCAM）があります。



PCAMパノラマカメラ（0.69 kg、サイズ90x110x120 mm）は、特別な幅広のマストブラケット上のYutu-2ローバーの最高点に取り付けられます。これにより、カメラがその軸を中心に360度回転し、表面のパノラマビューを撮影できます。



カメラは2つの同一のモジュールで構成されているため、両眼ステレオイメージング法を使用して3D画像をコンパイルするために使用されます。 PCAMカメラでカラー画像を取得するには、ベイヤーフィルター（カラーフィルターの配列）が使用されます。



パノラマPCAMカメラの機能：







パノラマPCAMカメラの要素の通信スキーム：







Yutu-2ローバーからの表面パノラマの一般的なビュー：







ローバー上のPCAMカメラ：







2019年1月3日、着陸手順の成功とChang'e-4デバイス（着陸モジュールとローバー）との独立した通信チャネルのインストールのすべての段階が完了した後、月の裏側の研究の写真の時代が始まりました。



カメラデバイスからの写真：









Yutu-2ローバーは、Chang'e-4着陸モジュール用のモバイルで生産性の高い宇宙パートナーです。



Yutu-2ローバーは、月の裏側の複雑な表面に沿って160メートル以上を運転しました。



月の3日間のYutu-2ローバーパス：











Yutu-2ローバーで所定の位置に曲がるとき、前輪はどのように機能するのだろうか。

















Chang'e-4ミッションの着陸地点：







月の裏側も地球から見える面よりも複雑な起伏を持っているため、地表に沿って移動する過程で、Yutu-2ローバーは、その前任者が以前に遭遇したものと比較して、より深刻なモーターの問題と干渉に遭遇しました。 Yutu」、2013年12月に月面に送られました。



残念ながら、2014年1月25日に行われたChang'e-3ミッションの最初のYutuローバーは、複雑な月面で114.8メートルを克服した後、技術的に固定されました（衝突の結果としての要素の故障）。



Chang'e-4着陸モジュールの着陸ゾーンの月面には、,、多数の小石、小さなクレーターが豊富にあります。それぞれの小さな動きを行った後、Yutu-2ローバーは停止し、周囲の表面を撮影し、衛星経由でこのデータを地球に送り返しますリピーター。







科学者、MCCのオペレーター、地球上のエンジニアは、このデータを処理し、Yutu-2ローバーが従うさらなるルートを図示します。



Yutu-2ローバーアンテナは、リピーター衛星をポイントして制御信号を正しく送受信するように構成する必要があります。また、ローバーソーラーパネルは、出力を最大化するために多くの日光を受け取るために最適に傾ける必要がありますデータ転送時の電気。







6輪ローバー「Yutu-2」：

• ローバーの総重量は約140 kg（310ポンド）です。
• 積載量約20 kg（44ポンド）;
• 斜面を移動でき、他のオブジェクトとの衝突を防ぐ自動センサーを備えています。
• ローバーには2つのソーラーパネルを使用して電力が供給されるため、ローバーは月の日中に動作します。
• 1時間あたり200メートルの最大速度（月のこの速度にはまだ到達できません-表面の要素がローバーをより早く加速したり損傷させたりできないため）;
• 最大の研究エリアは3平方メートルです。 km;
• 推定労働時間-3か月（2160時間）;
• 最大推定距離-10 km。

Yutu-2ローバーのホイール要素は、実際、その複雑な設計機能であり、設計段階では、中国宇宙技術アカデミーのエンジニアがさらに開発する必要がありました。 彼らは、保守が容易でなく、テストで脆弱であるため、トラックの使用を拒否しました。



たとえば、小さな石がトラックメカニズム内に入ると、ローバーがスタックしてトラックを失う可能性があります。 より信頼性が高く、リソースが増加しているホイール式の実装とは対照的に、最大20センチメートルの高さまで石を安全に移動できます。







ただし、Yutu-2ローバーがロールオーバーすると、再び作業位置に戻ることはできません。 月面探査車の側面にあるソーラーパネルは非常に壊れやすく、落下後に割れたりほこりが付着したりする可能性があり、使用できなくなります。







したがって、ローバーのリモートコントロールのプロセスでは、Yutu-2ローバーの位置を安定した状態に最大限に保ち、表面に沿って移動するときに落下しないようにすることに集中する必要があります。



しかし、Chang'e-4着陸モジュールとYutu-2ローバーのこれらすべてのカメラをどのように制御し、データを送信し、電力を受け取ることができますか？



オンボードコントローラーと、着陸モジュールとローバーの電源システムについて。



Chang'e-4着陸モジュールとYutu-2ローバーには、さまざまなモジュールやデバイスの要素から送信される科学データの受信、保存、制御に使用される特別なペイロードコントローラーが搭載されています。



さらに、RS-422（テレメトリおよび制御）およびLVDS（科学データ）インターフェースを使用した制御信号データ、科学および写真データは、着陸モジュールおよびローバーの中央コントローラーに送信され、衛星を使用して通信システムを介して地球上のMCCに送信されますリピーター「Tseyuqiao」。







Chang'e-4着陸モジュールとYutu-2ローバーのペイロードコントローラーには、中央処理装置とFPGAアレイが装備されています。



また、ペイロードコントローラー要素の助けを借りて、オンボード電圧+ 28Vは、二次電源+ 5V、+ -15V、+ 3.3Vの電圧に変換され、コントローラーモジュールと外部デバイスの電圧値と温度値を常時監視します。



マイクロプロセッサーとして、次のものが使用されます。ATMEL AT697F（Rad-Hard 32ビットSPARC V8プロセッサー）。







プログラマブルロジック集積回路（FPGA）を使用する場合：6つのXILINX XQR2V3000-4CCG717（放射線硬化QPro Virtex-II FPGA）のアレイ。



放射線に対する超小型回路の追加の保護のために、少なくとも3.8 mmの厚さのアルミニウムスクリーンが使用されます。



Chang'e-4着陸モジュール上の機器の通信およびデータ送信スキーム：







ここで：



-LFS-低周波分光計;

-LND-月着陸船の中性子と線量測定。

-TCAM-地形カメラ;

-LCAM-着陸カメラ。



Yutu-2ローバーの機器の通信およびデータ送信スキーム：







ここで：



-LPR-月面貫通レーダー。

-ASAN-ニュートラル用の高度な小型アナライザー。

-VNIS-可視および近赤外イメージング分光計。

-PCAM-パノラマカメラ。



ところで、以前の出版物で私はすでに発射モジュールとローバーのほぼすべての科学機器について話しましたが、たった1つの科学デバイス-LPR（Lunar貫通レーダー）-はローバーの後ろの2つの「アンテナ」のように外部から見ることができます。



私はこの興味深いデバイスについて別の出版物を書いてみます。