2013-12-02 10:13:00 來源:四川在線-華西都市報(bào)
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華西都市報(bào)訊 嫦娥奔月，玉兔相隨。科技，再次讓古老神話照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。隨著“嫦娥三號(hào)”帶著“玉兔號(hào)”月球車踏上奔月旅程，我們的視線將聚焦在這次嫦娥玉兔的旅程上來。本次嫦娥玉兔的奔月之旅，降落將不依靠降落傘，而是在近月點(diǎn)15公里處進(jìn)行動(dòng)力下降，在反推火箭的作用下慢慢軟著陸。繼美蘇之后，中國將成為第三個(gè)實(shí)施月球軟著陸的國家。國防科工局新聞發(fā)言人吳志堅(jiān)表示，嫦娥三號(hào)是中國航天領(lǐng)域迄今最復(fù)雜、難度最大的任務(wù)，需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)多、技術(shù)跨度大、實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)高，其中著陸和巡視是兩個(gè)最大的難點(diǎn)，也是最大的看點(diǎn)。具體到嫦娥三號(hào)來說，面臨著7大難點(diǎn)，需要邁過7道“坎”，包括多窗口窄寬度準(zhǔn)時(shí)發(fā)射、月面軟著陸、兩器分離、月地間遙操作、月面生存、測(cè)控通信、地面試驗(yàn)驗(yàn)證等。對(duì)于最為關(guān)鍵的“落月”這一環(huán)節(jié)來說，就面臨三大難點(diǎn)：首先是平穩(wěn)著陸，其次是月球車適應(yīng)月球表面地形，第三是月球車必須能夠抵御溫差高達(dá)300多攝氏度的嚴(yán)寒酷暑。那么，嫦娥三號(hào)承擔(dān)什么樣的新使命？有哪些值得關(guān)注的新看點(diǎn)？
新使命
探月4大任務(wù) 實(shí)現(xiàn)月球軟著陸
具體來說，嫦娥三號(hào)的任務(wù)包括以下四個(gè)方面：發(fā)射嫦娥三號(hào)探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)月球軟著陸，驗(yàn)證月球軟著陸自動(dòng)控制技術(shù)。實(shí)現(xiàn)巡視器釋放分離與轉(zhuǎn)移，進(jìn)行月面行走，驗(yàn)證月面巡視和遙操作技術(shù)。著陸器與巡視器進(jìn)行月夜休眠和月晝喚醒，驗(yàn)證航天器月夜生存技術(shù)。考核嫦娥三號(hào)探測(cè)器、長征三號(hào)運(yùn)載火箭的功能與性能，以及發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控、地面應(yīng)用系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的能力。中國探月工程領(lǐng)導(dǎo)小組高級(jí)顧問歐陽自遠(yuǎn)表示，嫦娥三號(hào)攜帶的科學(xué)載荷，還將開展一系列科學(xué)探測(cè)任務(wù)，包括月表形貌與地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查、月表物質(zhì)成分和可利用資源調(diào)查、地球等離子體層探測(cè)和月基光學(xué)天文觀測(cè)等。
新看點(diǎn)
6項(xiàng)“首次”實(shí)現(xiàn)歷史性突破
中國探月工程新聞發(fā)言人、工程二期任務(wù)副總設(shè)計(jì)師裴照宇說，嫦娥三號(hào)任務(wù)將在六個(gè)方面實(shí)現(xiàn)歷史性的突破。首次實(shí)現(xiàn)我國航天器在地外天體軟著陸。嫦娥三號(hào)探測(cè)器經(jīng)過主減速段、快速調(diào)整段、接近段、懸停段、避障段、緩速下降段等6個(gè)階段的減速，實(shí)現(xiàn)從月距面15公里高度安全下降至月球表面。中國將成為繼美蘇之后第3個(gè)實(shí)施月球軟著陸的國家。首次實(shí)現(xiàn)我國航天器在地外天體巡視探測(cè)。全世界只有美國實(shí)現(xiàn)了載人登月，蘇聯(lián)開展了2次月面無人巡視探測(cè)任務(wù)，中國是第2個(gè)實(shí)施無人月球巡視探測(cè)的國家。首次實(shí)現(xiàn)對(duì)月面探測(cè)器的遙操作。嫦娥三號(hào)巡視器遙操作，采用自主加地面控制相結(jié)合的方式，根據(jù)獲取到的環(huán)境參數(shù)，在地面完成任務(wù)規(guī)劃，而巡視器自主具備完成局部規(guī)劃、避障和安全監(jiān)測(cè)、應(yīng)急保護(hù)的能力。首次研制我國大型深空站，初步建成覆蓋行星際的深空測(cè)控通信網(wǎng)。通過探月工程的實(shí)施，我國完全掌握了大口徑高效率天線的設(shè)計(jì)、制造、安裝技術(shù)，遠(yuǎn)距離、弱信號(hào)條件下發(fā)射、接收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高精度、快速測(cè)定軌和月面定位目標(biāo)。首次在月面開展多種形式的科學(xué)探測(cè)。嫦娥三號(hào)搭載8臺(tái)科學(xué)載荷，用以完成3項(xiàng)科學(xué)探測(cè)任務(wù)。首次研制建設(shè)一系列高水平特種試驗(yàn)設(shè)施，創(chuàng)新形成了一系列先進(jìn)試驗(yàn)方法。“這6個(gè)首次，彰顯了中國探月工程走的是一條自主創(chuàng)新之路，是一條跨越發(fā)展之路。”裴照宇說。
如何實(shí)現(xiàn)探月軟著陸？
不能飛太快 否則被砸碎
當(dāng)“嫦娥三號(hào)”完成發(fā)射、飛行到達(dá)月球時(shí)，著陸探測(cè)器采取不同制導(dǎo)方式，經(jīng)過主動(dòng)減速、調(diào)整接近、懸停避障等飛行階段，實(shí)現(xiàn)路徑優(yōu)、燃料省、誤差小的安全著陸。落月的技巧是不能飛太快，不然將被砸成碎片。
落月關(guān)鍵1
近月點(diǎn)15公里處進(jìn)行動(dòng)力下降
此前，嫦娥一號(hào)和二號(hào)對(duì)到達(dá)月球的路徑已經(jīng)做了先期的成功探索。由于任務(wù)需要，嫦娥三號(hào)的路徑設(shè)計(jì)還要在此前基礎(chǔ)上更進(jìn)一層，且難度和風(fēng)險(xiǎn)大大增強(qiáng)。它要在近月點(diǎn)15公里處進(jìn)行動(dòng)力下降，接著實(shí)現(xiàn)月面軟著陸，然后再進(jìn)行月面巡視勘察。這15公里的動(dòng)力下降，是以拋物線下降。探測(cè)器的相對(duì)速度要從1.7公里/秒逐漸減為0，過程主要靠探測(cè)器自主來完成，人工干預(yù)的可能性幾乎為零。距月面100米處時(shí)，探測(cè)器還要懸停，對(duì)月面進(jìn)行拍照，避開障礙物，尋找著陸點(diǎn)。對(duì)于地面工程人員來說，這一過程尚屬首次，存在兩大風(fēng)險(xiǎn)。一是關(guān)鍵設(shè)備都是新研制的，包括GNC系統(tǒng)（制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)）和我國首臺(tái)全新的7500牛變推力空間發(fā)動(dòng)機(jī)。二是軟著陸區(qū)域的地形地貌存在一定程度的不確定性。等到探測(cè)器在月面實(shí)現(xiàn)軟著陸后，著陸器和巡視器還要進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)互相拍攝。著陸器基本固定在一個(gè)位置，巡視器則需要從著陸器上“走”下來，進(jìn)行月面巡視勘察。在月面路徑中，還涉及到“地面遙操作”和“巡視器自主控制”相結(jié)合的技術(shù)手段。除了地面遙操作外，巡視器也可以利用計(jì)算機(jī)，對(duì)圖像進(jìn)行處理、識(shí)別障礙，規(guī)劃出相對(duì)較近的局部路徑，控制自身的移動(dòng)。這時(shí)候，巡視器就是一個(gè)自主移動(dòng)的機(jī)器人了。
落月關(guān)鍵2
在反推火箭作用下慢慢下降
中國繞月探測(cè)工程首任首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士歐陽自遠(yuǎn)介紹，嫦娥三號(hào)任務(wù)將是中國第一次軟著陸在另外一個(gè)天體上，從技術(shù)上說還有很多困難，過程很艱難。在月球上著陸分離前，“玉兔號(hào)”月球車一直藏身在著陸器里面，兩個(gè)一塊兒降落月球。這是中國航天器首次在地外天體軟著陸，首先要能被月亮“抓住”。“從地球上飛過去要被月球抓住，跑得太快飛跑了，跑得太慢撞上去了，所以一定要恰到好處，速度、距離要?jiǎng)偤蔑w到月球邊，被月亮抓住，變成月球的衛(wèi)星”，歐陽自遠(yuǎn)說，要安全著陸，就不能像嫦娥一號(hào)那樣硬著陸，而要軟著陸。歐陽自遠(yuǎn)提到，月球的真空環(huán)境是嫦娥三號(hào)軟著陸遇到的最大困難，讓降落傘無用武之地，只能調(diào)整到很低的位置，朝著目標(biāo)降落。“下降速度越來越快的話，到了月球表面就會(huì)被砸碎”，歐陽自遠(yuǎn)介紹，只能有一個(gè)辦法，就是在著陸器下方安裝幾臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，把整個(gè)著陸器往上推，慢慢降落。為降落在合適的位置，嫦娥三號(hào)還將像直升機(jī)一樣懸停。歐陽自遠(yuǎn)介紹，著陸器是智能的，飛到離月球表面約100米高處時(shí)，底下的相機(jī)就會(huì)通過拍照趕快反饋信息，如果下面有個(gè)大坑，需要挪個(gè)地方，它就會(huì)自己平移，等照相機(jī)告訴它地面平了，才會(huì)降落。歐陽自遠(yuǎn)介紹，嫦娥三號(hào)在反推火箭的作用下慢慢下降，直到離月面4米高時(shí)再度懸停，把底下的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)掉，這樣才能安全著陸。
