嫦娥近月点15公里处动力下降 软着陆不用降落伞

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制图/杨仕成

　　华西都市报：嫦娥奔月，玉兔相随。科技，再次让古老神话照进现实。随着“嫦娥三号”带着“玉兔号”月球车踏上奔月旅程，我们的视线将聚焦在这次嫦娥玉兔的旅程上来。本次嫦娥玉兔的奔月之旅，降落将不依靠降落伞，而是在近月点15公里处进行动力下降，在反推火箭的作用下慢慢软着陆。继美苏之后，中国将成为第三个实施月球软着陆的国家。国防科工局新闻发言人吴志坚表示，嫦娥三号是中国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务，需要攻克的关键技术多、技术跨度大、实施风险高，其中着陆和巡视是两个最大的难点，也是最大的看点。具体到嫦娥三号来说，面临着7大难点，需要迈过7道“坎”，包括多窗口窄宽度准时发射、月面软着陆、两器分离、月地间遥操作、月面生存、测控通信、地面试验验证等。对于最为关键的“落月”这一环节来说，就面临三大难点：首先是平稳着陆，其次是月球车适应月球表面地形，第三是月球车必须能够抵御温差高达300多摄氏度的严寒酷暑。那么，嫦娥三号承担什么样的新使命？有哪些值得关注的新看点？

　　 新使命

　　 探月4大任务 实现月球软着陆

　　具体来说，嫦娥三号的任务包括以下四个方面：

　　●发射嫦娥三号探测器，实现月球软着陆，验证月球软着陆自动控制技术。

　　●实现巡视器释放分离与转移，进行月面行走，验证月面巡视和遥操作技术。

　　●着陆器与巡视器进行月夜休眠和月昼唤醒，验证航天器月夜生存技术。

　　●考核嫦娥三号探测器、长征三号运载火箭的功能与性能，以及发射场、测控、地面应用系统执行任务的能力。中国探月工程领导小组高级顾问欧阳自远表示，嫦娥三号携带的科学载荷，还将开展一系列科学探测任务，包括月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查、地球等离子体层探测和月基光学天文观测等。

　　 新看点

　　 6项“首次”实现历史性突破

　　中国探月工程新闻发言人、工程二期任务副总设计师裴照宇说，嫦娥三号任务将在六个方面实现历史性的突破。首次实现我国航天器在地外天体软着陆。嫦娥三号探测器经过主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段等6个阶段的减速，实现从月距面15公里高度安全下降至月球表面。中国将成为继美苏之后第3个实施月球软着陆的国家。首次实现我国航天器在地外天体巡视探测。全世界只有美国实现了载人登月，苏联开展了2次月面无人巡视探测任务，中国是第2个实施无人月球巡视探测的国家。首次实现对月面探测器的遥操作。嫦娥三号巡视器遥操作，采用自主加地面控制相结合的方式，根据获取到的环境参数，在地面完成任务规划，而巡视器自主具备完成局部规划、避障和安全监测、应急保护的能力。首次研制我国大型深空站，初步建成覆盖行星际的深空测控通信网。通过探月工程的实施，我国完全掌握了大口径高效率天线的设计、制造、安装技术，远距离、弱信号条件下发射、接收技术，实现了高精度、快速测定轨和月面定位目标。首次在月面开展多种形式的科学探测。嫦娥三号搭载8台科学载荷，用以完成3项科学探测任务。首次研制建设一系列高水平特种试验设施，创新形成了一系列先进试验方法。“这6个首次，彰显了中国探月工程走的是一条自主创新之路，是一条跨越发展之路。”裴照宇说。

　　 如何实现探月软着陆？

　　 不能飞太快 否则被砸碎

　　当“嫦娥三号”完成发射、飞行到达月球时，着陆探测器采取不同制导方式，经过主动减速、调整接近、悬停避障等飞行阶段，实现路径优、燃料省、误差小的安全着陆。落月的技巧是不能飞太快，不然将被砸成碎片。

　　 落月关键1

　　 近月点15公里处进行动力下降

　　此前，嫦娥一号和二号对到达月球的路径已经做了先期的成功探索。由于任务需要，嫦娥三号的路径设计还要在此前基础上更进一层，且难度和风险大大增强。它要在近月点15公里处进行动力下降，接着实现月面软着陆，然后再进行月面巡视勘察。这15公里的动力下降，是以抛物线下降。探测器的相对速度要从1.7公里/秒逐渐减为0，过程主要靠探测器自主来完成，人工干预的可能性几乎为零。距月面100米处时，探测器还要悬停，对月面进行拍照，避开障碍物，寻找着陆点。对于地面工程人员来说，这一过程尚属首次，存在两大风险。一是关键设备都是新研制的，包括GNC系统(制导、导航与控制系统)和我国首台全新的7500牛变推力空间发动机。二是软着陆区域的地形地貌存在一定程度的不确定性。等到探测器在月面实现软着陆后，着陆器和巡视器还要进行分离，实现互相拍摄。着陆器基本固定在一个位置，巡视器则需要从着陆器上“走”下来，进行月面巡视勘察。在月面路径中，还涉及到“地面遥操作”和“巡视器自主控制”相结合的技术手段。除了地面遥操作外，巡视器也可以利用计算机，对图像进行处理、识别障碍，规划出相对较近的局部路径，控制自身的移动。这时候，巡视器就是一个自主移动的机器人了。

　　 落月关键2

　　 在反推火箭作用下慢慢下降

　　中国绕月探测工程首任首席科学家、中国科学院院士欧阳自远介绍，嫦娥三号任务将是中国第一次软着陆在另外一个天体上，从技术上说还有很多困难，过程很艰难。在月球上着陆分离前，“玉兔号”月球车一直藏身在着陆器里面，两个一块儿降落月球。这是中国航天器首次在地外天体软着陆，首先要能被月亮“抓住”。“从地球上飞过去要被月球抓住，跑得太快飞跑了，跑得太慢撞上去了，所以一定要恰到好处，速度、距离要刚好飞到月球边，被月亮抓住，变成月球的卫星”，欧阳自远说，要安全着陆，就不能像嫦娥一号那样硬着陆，而要软着陆。欧阳自远提到，月球的真空环境是嫦娥三号软着陆遇到的最大困难，让降落伞无用武之地，只能调整到很低的位置，朝着目标降落。“下降速度越来越快的话，到了月球表面就会被砸碎”，欧阳自远介绍，只能有一个办法，就是在着陆器下方安装几台发动机，把整个着陆器往上推，慢慢降落。为降落在合适的位置，嫦娥三号还将像直升机一样悬停。欧阳自远介绍，着陆器是智能的，飞到离月球表面约100米高处时，底下的相机就会通过拍照赶快反馈信息，如果下面有个大坑，需要挪个地方，它就会自己平移，等照相机告诉它地面平了，才会降落。欧阳自远介绍，嫦娥三号在反推火箭的作用下慢慢下降，直到离月面4米高时再度悬停，把底下的发动机关掉，这样才能安全着陆。