“嫦娥”踏月览九天

中国航天 · 2016-11-22 18:35:45

<body><p>　　500)this.style.width=500;" onmousewheel="return bbimg(this)"> 仿佛就在昨天，嫦娥二号任务圆满成功的欢呼声还在耳边回响，时间却已转瞬划过三年。又是一个丰收季，2013年12月14日至15日，着陆器和巡视器成功实现了我国航天器在地球以外天体软着陆及巡视勘察。这一奇迹是怎样创造的？让"/></p>

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500)this.style.width=500;" onmousewheel="return bbimg(this)"> 仿佛就在昨天，嫦娥二号任务圆满成功的欢呼声还在耳边回响，时间却已转瞬划过三年。又是一个丰收季，2013年12月14日至15日，着陆器和巡视器成功实现了我国航天器在地球以外天体软着陆及巡视勘察。这一奇迹是怎样创造的？让我们走近<strong><strong>嫦娥三号</strong></strong>探测器研制团队，揭开那一段段尘封已久又耐人寻味的往事。肩负神圣的使命出征 “从嫦娥一号飞向月球的那一刻起，我就知道，飞向月球的大门一经打开，深空探测的脚步就不会停止。”正如孙家栋院士所言，“飞向月球仅仅是深空探测的起步”。与国人熟悉的“大姑娘”、“二姑娘”不同，“三姑娘”由着陆器和巡视器两大部分组成，其中，着陆器经过发射段、地月转移段、环月段和动力下降段等过程，以软着陆的方式降落在月球定点区域，之后着陆器释放巡视器；待顺利分离后，两器将各自独立开展月面探测工作。那么，什么是着陆器和巡视器呢？<strong><strong>嫦娥三号</strong></strong>探测器系统总设计师孙泽洲介绍说，“巡视器就是大家俗称的月球车，是在月球表面行驶并对月球进行考察、收集和分析样品的专用车辆；而着陆器就像一个长着翅膀的方盒子，是为了实现月面软着陆，专门量身订做的新型航天平台。”探测器构成异常复杂，其中，着陆器11个分系统，巡视器9个分系统，毫不夸张地说，这两器每一个都像是一颗卫星，组合在一起又增加了普通卫星没有的两器相互关联、配合的难度和复杂性。特别是为了执行首次地外天体软着陆及巡视勘察任务，研制团队设计了全新的平台，配备了没有任何继承性的全新载荷设备。扣人心弦的踏月之旅火箭点火发射后，<strong><strong>嫦娥三号</strong></strong>乘坐着“直达电梯”向月宫急速飞近。经过五天的长途旅行和期间的两次中途修正，顺利近月制动后进入100公里的环月轨道，随后继续飞奔4个昼夜，择机变轨进入15公里×100公里的椭圆轨道，此时，距离“终点”依然还有一段距离。近了，近了，眼看就要到达设计师精心选择的动力下降点——高度约15公里的近月点。在这里，<strong><strong>嫦娥三号</strong></strong>要进入约720秒的动力下降段，经缓慢降落，实现在安全区域软着陆。而此时，“三姑娘”还在奋力奔跑，一旦到达15公里近月点时来不及刹车，就会一头撞上月球，后果不堪设想。如何让一路飞奔的“三姑娘”速度慢下来至关重要。“月球表面无大气，无法利用气动减速的方法着陆，探测器需要靠自身推进系统减速。在此过程中要进行探测器姿态的精确调整，逐渐减小速度，最后稳稳地降落在预定区域；同时，为保证着陆过程可控，还需要探测器的推力可调；这些对推进系统的设计提出了很高的要求。”着陆器系统副总师张熇介绍说。研制团队采新型推进系统，并经大型试验验证，实现了让“三姑娘”适时“收油门，踩刹车”，最终破解了着陆减速的难题。虽然顺利进入动力下降段，但是因为下降过程非常短暂、探测器的速度变化又非常大，地面无法进行实时控制，一切只能依靠探测器自身。为避免出现不可控的局面，gnc系统设计了专门的敏感器，进行对月测速、测距和地形识别，确保了探测器在着陆段自主制导、导航与控制。与以往任何卫星任务相比，月亮这个全新星球所带来的月面环境的不确定性是“三姑娘”需要跨越的最大门槛。对此，研制团队在着陆器设计和研制过程中，充分考虑了月壤物理力学特性对着陆冲击、稳定性的影响以及月尘的理化特性等，研制出一种全新的机构——着陆缓冲系统，采用特殊的材料、设计和工艺，并经过多次大型试验验证，最终解决了上述诸多风险带来的一系列难题，确保了着陆器在一定姿态范围内不翻倒、不陷落，并为着陆器工作提供了牢固的支撑。在研制团队的艰苦努力下，终于攻克了道道难关，实现了在着陆缓冲等诸多分系统的辅助下，采取不同的制导方式，经过主动减速、调整接近、悬停避障等飞行阶段的月面软着陆，让“三姑娘”以完美的身姿踏上月宫。“三姑娘”的月球生存记小时候，我们听长辈们讲神话故事，常常听到一句话“天上一天，地上一年”。这话用到月球上，虽然过于夸张，但也不至于十分离谱。从昼夜周期上看，月球上的一天相当于地球上的27天多一点，因此，月球昼夜间隔大约相当于地球上的14天，温差超过300℃。那么，“三姑娘”是怎样生活和工作的呢？当“三姑娘”踏上月球以后，首当其冲的一件事就是着陆器为巡视器充电，对其进行初始化；之后，月球车与地面建立通信链路，随着有关连接机构解锁，月球车走上转移机构；着陆器随之将控制转移机构运动到月面上，月球车驶离转移机构，正式开始为期3个月的月面生存与巡视勘察。或许有人会说她是“工作狂”，因为“玉兔号”月球车携带的电源，利用太阳能可以保证她白天连续工作相当于地球的14天，整整两个礼拜，“三姑娘”争分夺秒，工作得热火朝天；或许还有人说她是“贪睡虫”，因为忙碌了一个月昼后，随着月夜的降临，她就要“修养生息”，睡上一个相当于地球14天的“长觉”。而这漫长的黑夜，使得月球车无法通过光能发电，只能进入“休眠状态”；直到白昼再次来临，月球车通过自动唤醒设备才能重新“睁开朦胧睡眼”，开始新一天的工作。与温暖湿润的地球不同，遥远的月球昼夜温差超过300℃，白昼时温度高达150℃，黑夜时温度急剧下降到-180℃。在长达地球14天的昼、夜里，“三姑娘”如何应付极端温度条件下的恶略环境？设计师们绞尽了脑汁。由于月球表面具有光照条件变化大，昼夜外热流变化大，且维持时间长等特点，月球车既面临月昼时高温条件下的热排散问题，又面临着月夜时没有太阳能可利用情况下如何保温的问题。对此，研制团队采用全球首创的两相流体回路及此前从未在星上用过的可变热导热管等技术，最终攻克了月面热控保障的难题。由于与地球相隔38万公里，通讯距离过于遥远，月球车必须具备独立处理各种环境的能力，既不能打滑下陷，还要能爬坡越障，正常开展工作。因此，月球车在总体设计之初，就在形态众多的方案中，选取了六轮式、摇臂悬架方案，并经特殊设计和有关地面移动性能试验，使之具备了前进、后退、原地转向以及爬坡、越障能力。为了在复杂月面环境中实现远距离行使，安全到达指定位置，并保障自身安全和稳定地开展巡视勘察等工作，研制团队通过自主导航控制，解决了月面环境感知、障碍识别、局部路径规划以及多轮运动协调控制等一系列难题。此外，由于月球车月面运行过程是一个器地交互、地面持续支持的过程，与以往航天器在轨测控工作模式有着明显不同。研制团队迅速组织人马，开展方案设计，经过无数次计算、论证、试验……终于开发出满足巡视任务的地面任务支持与遥操作系统，为月球车顺利开展月面巡视勘察任务扫清了障碍。一起走过的日子经过两千多个日日夜夜的艰苦攻关，<strong><strong>嫦娥三号</strong></strong>探测器的研制工作取得了突破性进展，一大批核心技术和关键技术逐一被攻克和掌握，“技”惊四座。 <strong><strong>嫦娥三号</strong></strong>作为我国首次实现地球以外天体软着陆及巡视勘察任务的探测器，具有“四新两多两难一紧”的特点，其中： “四新”是指面临月面温度、月尘、月壤、月面地形地貌、1/6g重力环境等新环境；鉴定设备占80%以上的全新研制平台；为新科学探测配备的没有继承性的全新载荷设备以及工作关系耦合度高、产品集成度高的新模式。 “两多”主要是以着陆导航敏感器、热控两相流体回路等为代表的新技术多，且技术跨度达；参与研制、设计及试验验证的协作配套单位多。 “两难”体现在地面验证难，特别是由软着陆特点决定的整器干重比不超过1/3而带来的减重难。 “一紧”则体现在进度紧，从立项到发射仅仅5年9个月，需完成从方案论证到初样、正样、发射场等各阶段研制工作，以及相关的数十类产品攻关、几百台/套单机、鉴定件等的研制生产，多次大型专项试验验证，研制进度十分紧张。面对上述特点，<strong><strong>嫦娥三号</strong></strong>研制团队以前所未有的勇气与魄力全情投入到确保圆满成功中，绘就了“三姑娘”完美的踏月之旅。为了与时间赛跑，研制团队采取了科学有效的管理。早在研制阶段，面对探测器五器并行研制，且技术必须吃透见底、验证必须充分有效，进度压力巨大的严峻形势，研制团队便确定了以探测器研制为主线，以专项试验验证为重点，以提高单机可靠性为关键的工作思路，努力研究加速研制的措施，并通过狠抓责任制落实、狠抓关键技术环节的再分析与再复核、狠抓短线及项目综合管理等一系列有效手段，确保了各项研制有序进行。随着发射场工作的开展，<strong><strong>嫦娥三号</strong></strong>迎来决战决胜的“巅峰对决”时刻，针对“一个目标、一条主线、四个风险”的主要形势和特点，紧盯质量不放松，道道关口严防死守，全体参研队伍的零缺陷为最终目标，用行动打造出完美的产品。庞丹文 / 时小丹裴英图(作者：佚名)返回顶部相关新闻<ul><li>嫦娥三号相机指向机构完成月面在轨拓展任务</li><li>嫦娥三号登月一周年状态良好继续超期服役</li><li>嫦娥三号登月一周年开始超期服役</li><li>“嫦娥”自述我在月宫这一年</li><li>嫦娥三号二度经历月食进入第11个月昼</li><li>九天揽月——中国探月工程展香港站落幕</li></ul>分享按钮 <h3>最新文章</h3><ul><li>1第十一届珠海航展

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