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`玉兔`软着陆 遇月球坑自己“挪窝”

2013-12-03 11:40:04 来源: 南方都市报   文字大小:   [举报] 已有评论(0)

 
 
 



  资料图:“嫦娥三号”软着陆示意图
 
 

  嫦娥三号抱着“玉兔”月球车正向着月球奔去,经过数个日夜的飞行后,12月中旬,它将在月球表面着陆,执行月面巡视勘察任务。


 
 

  与嫦娥二号不同,怀抱“玉兔”的嫦娥三号将不会硬生生地落在月球表面,而是轻轻呵护怀中的“玉兔”,小心翼翼实现软着陆。但是,月球没有大气“包裹”,用降落伞实现软着陆等办法行不通,专家称,嫦娥三号想要软着陆,需要经过非常精密的规划。


 
 

  无法借助降落伞 变推力发动机助嫦娥着陆


 
 

  据了解,探月作为深空探测的第一步并不容易,之前世界上只有美国、前苏联等少数国家涉足。


 
 

  “嫦娥三号成功与否,要看它能不能‘落下去’,‘玉兔’能不能在月面‘走起来’进行巡视勘察。”中国绕月探测工程嫦娥一号总设计师孙家栋说,嫦娥三号任务真正的难度是要准确落到地球以外的天体。月球上没有空气,需要用变推力发动机逐步减速。降落的过程中,探测器会在一定角度上悬停,观察要落下的月表。


 
 

  “如果月表情况不好可以再修正,找个平整的地点,这就是悬停避障。在悬停的过程中需要探测器看得清楚,判断得非常快。选择好地点后,再落下去。”孙家栋说。


 
 

  据介绍,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反馈信息,如果下面有大坑、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。


 
 

  多位置悬停避障 近月表将如直升机般悬停


 
 

  “嫦娥三号在后4天的绕月中可以更加准确地对预定着陆点进行勘察测量,以保证着陆点没有月坑或大的石头。”北京大学地球与空间科学学院教授、中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任焦维新说。


 
 

  此后,嫦娥三号将会在虹湾上方的近地点,距离月球15千米处开始动力下降。动力下降的时间为720秒。“到这个阶段,嫦娥三号任务就进入了最关键阶段,也是最有看点的阶段。这短短的12分钟里体现出来的技术含量是非常高的。”焦维新说。


 
 

  对于地面工程人员来说,这一过程尚属首次,也存在两大风险。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。


 
 

  嫦娥三号这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。


 
 

  不能依靠降落伞的嫦娥三号为了避免降落时受损,且降落在合适的位置,它将像直升机一样悬停在距离月表100米的空中。


 
 

  选择在虹湾着陆 借“眼睛”观测着陆区状况


 
 

  据悉,嫦娥三号着陆区的选择标准首先通讯要好,第二阳光要好,第三可以研究的科学问题多,第四相对比较平坦,第五其他国家还没有去勘查过。


 
 

  虹湾的位置刚好能满足上述要求。虹湾区地处月球的北半球、西半球,在月球正面的雨海区西北角。所谓月球正面,也就是月球朝向地球的这一面。而且这个39亿年前被陨石砸出来的大坑内部相对平坦。


 
 

  为了保障嫦娥三号“落”得安全,不至于掉到大的月坑里,嫦娥二号已经用CCD立体相机对虹湾进行了局域超高分辨率立体成像。在虹湾区局域成像中,直径大于3米的月坑清晰可辨。


 
 

  同时,当嫦娥三号从距月面15公里处到落月前的720秒,它还可以通过自己携带的“眼睛”观测月表状况,利用微波测距敏感器、激光测距敏感器进行对月测距测速,光学成像敏感器在接近段进行粗避障,激光三维成像敏感器在悬停段进行精避障,实现了“一边落一边仔细看”。


 
 

  据悉,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。安全着陆后,“玉兔”月球车将会从嫦娥三号的怀抱中慢慢“走”出,开始它的探索之旅。


 
 

  观天看地测月 着陆器和“玉兔”各自探测


 
 

  据了解,嫦娥三号从距离月面15公里“落下去”并落到安全的地方,还有三个主要的技术风险:着陆地点如何保证落到需要落的地方;如何确保新研制设备的可靠性;如何确保新软件的使用状态。


 
 

  嫦娥一号卫星总设计师、中科院院士叶培建接受媒体采访时说,“嫦娥三号成功的话,意味着我们是第三个能够在月球着陆的国家,也是这几十年来的第一次。”


 
 

  “落月”后,着陆器和“玉兔”月球车会同时开展各自探测,这样的任务被专家们归纳总结为“观天、看地、测月”。


 
 

  据介绍,没有大气层的月球是最为理想的天文观测环境,可获得极高精度的观测数据,因此着陆器上安装了一台天文月基望远镜进行“观天”;“看地”是指安装在着陆器上的极紫外相机,将对地球等离子体层进行极紫外成像探测,观察其结构和密度的变化;“测月”则通过安装在玉兔号上的测月雷达,探测巡视路线上月壤厚度和结构,以及月壳岩石结构,对月表物质成分和可利用资源进行调查。最终这些探测数据将被传回地球。


 
 

 


 

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