嫦娥三号配“相机长腿”确保软着陆看得清站得稳

十二月二日，嫦娥三号在西昌卫星发射中心准备发射升空

　　闽南网12月2日讯 嫦娥三号探测器，是我国第一个“有腿”的航天器，也是中国人首次用来尝试地外天体软着陆的航天器。嫦娥“三姑娘”长什么样，与此前的嫦娥一号、二号相比有什么特点?软着陆的关键是什么?月球上，嫦娥三号如何降温与散热?记者采访了被誉为“嫦娥之父”的中国月球探测工程首席科学家欧阳自远和航天科技集团主任设计师杨建中。

　　关键词：名字

　　不再叫卫星 而叫“航天器”

　　据介绍，“三姑娘”有四条腿六个轮子，是着陆器和巡视器(俗称“月球车”)的组合体。与嫦娥一号、二号不同，嫦娥三号在名称上不叫卫星而叫“器”，是我国第一个“有腿”的航天器。

　　杨建中介绍，落月之前，巡视器作为一个载荷被安装在着陆器上，本身并不工作。整个前期飞行、动力下降以及实施软着陆过程，都是由着陆器完成的。到月面后，二者互相配合，将月球车释放到月面上，成为两个独立的探测器，各自在月面开展探测任务。

　　关键词：软着陆

　　相机当眼睛 指挥挪向和平移

　　“三姑娘”的着陆器包含11个分系统，其中最有特色的当属着陆缓冲分系统。由于月球是真空的，在嫦娥三号降落时的最大难点就是不能用降落伞。

　　欧阳自远说，虽然嫦娥一号也是着陆，但是撞得粉碎，是硬着陆。这次反推装置可以让嫦娥三号一边往上推一边往下掉。

　　嫦娥三号到了距月球100米的时候将悬停，找好地方，着陆器下面的相机会告诉它需要挪向哪里、如何平移等等。这时，计算机再告诉着陆器可以下降了。等到了4米高时悬停，随后开始自由落体掉下。

　　保证稳定性 要靠四条“中国腿”

　　此后，关键就集中体现在四条“中国腿”的外形上。

　　据了解，其他国家的软着陆方式主要有三种：一是气囊弹跳式，二是着陆腿式，三是空中吊车式。就嫦娥三号软着陆任务来讲，气囊式不能满足重量要求，吊车式又比较复杂，腿式能满足任务需要，保证着陆的稳定性。等着陆器的4条“腿”插在地上调整好后，月球车才能“走”出来。

　　关键词：路径设计

　　调姿分离等 难度前所未有

　　相较于嫦娥一号和二号到达月球的路径，嫦娥三号的路径设计还要更进一层，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。等到探测器在月面实现软着陆后，着陆器和月球车还要进行分离，实现互相拍摄。

　　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。

　　关键词：热控设计

　　除了“盖被子” 还需“开空调”

　　不同于地球，月球表面昼夜温差较大，温度高时有120摄氏度，温度低时在零下180摄氏度。而且，月球的昼夜交替周期也较长，这给“三姑娘”的月面生存带来了很大的难度。中国航天科技集团着陆器热控分系统主任设计师刘自军用“盖被子”“生炉子”和“开空调”等熟知的概念解释热控设计。

　　□难点释疑

　　会不会遇到“黑障区”?

　　中国月球探测工程首席科学家欧阳自远解释，其实这是概念上的错误。“黑障区”只有通过大气层才会有，但月球是真空的，飞往月球过程中并不会出现黑障区。例如，“神十”在返回地球的时候，因为速度极快，燃烧的高温才能使通讯信号中断。

　　当然，嫦娥三号在落月过程中确实会出现一个阶段信号消失的情况，但这和“黑障区”是两个概念。在某一时段，由于距离远，加之月球地形特殊，因此短时间看不见嫦娥三号是正常的。这段时间，嫦娥三号只能依靠自己的计算机信号来判定落月轨道。目前从国际上来看，其他国家也都差不多，这段无信号时间的长短主要是看落月的角度设计，但这对结果并无太大影响，关键是看测控能力。

　　会不会掉进“月坑”里?

　　月球表面遍布圆环凹坑构造的月坑，包括月坑环形山、辐射线以及与月坑有关的隆起构造。月面的月坑总数在33000个以上，大小不一，从直径几百公里的月海盆地到岩屑表面上的微坑都有。那么嫦娥三号会不会掉进“月坑”里?

　　欧阳自远说，嫦娥一号拍摄的全月影像图也对全世界月球的认知起到很大的影响。我国的全月图完全按照测绘要求编制，变形最小。而且嫦娥二号作为嫦娥三号的先导星，为保障嫦娥三号“落”得安全，不至于掉到大的月坑里，已经用CCD立体相机对虹湾地区进行了局域超高分辨率立体成像。

　　欧阳自远说，嫦娥二号实际获得的全月图分辨率为7米，通俗地来讲，嫦娥二号拍摄的7米全月图比足球场还大，但这还是不行，虹湾局部地区分辨率约为1米，这样我们才可以有把握把嫦娥三号落在虹湾区上。此外，嫦娥三号在悬停、避障阶段，探测器可以对着陆区的地形地貌进行精确勘察，识别出月坑和不大于8度的月面坡度等危险地形，极大提高了着陆安全。

　　□链接

　　嫦娥三姑娘

　　带了哪些装备?

　　目前，着陆器主要携带了极紫外相机、月基望远镜、地形地貌相机，还有一些对月面、月尘进行测量的工程载荷。

　　巡视器主要携带了测月雷达、全景相机、红外光谱仪和粒子激发X射线谱仪，开展相应的科学探测任务。通过它们，科学家们将为后续的月球探测积累数据，普通百姓也可以更好地认识宇宙。

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