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專家解讀：嫦娥落月面臨五大考驗

?？诰W(wǎng)　http://m.yinhu3.com　時間：2013-12-14 20:48

　　嫦娥三號著陸器新華社記者張勛編制

　　嫦娥三號將于１４日晚在月面實現(xiàn)軟著陸，整個過程約１２分鐘。

　　“月球降落是整個任務(wù)最關(guān)鍵階段?！敝袊皆鹿こ炭傇O(shè)計師吳偉仁說，“在短短幾百秒內(nèi)從１５公里安全降落到月面預(yù)選著陸區(qū)，這是全新、也是最重要的考驗?！?/font>

　　這注定是驚心動魄的７２０秒：前蘇聯(lián)直到第１２次嘗試才首獲成功，美國也在品嘗了３次失敗苦果后方平安著陸。月面軟著陸到底有何風(fēng)險？專家認(rèn)為，嫦娥落月至少面臨五大考驗。

　　落月虹灣面臨未知新世界

　　與美國、蘇聯(lián)月球探測主要集中在月球赤道附近不同，中國的嫦娥三號選擇在虹灣區(qū)著陸。對虹灣的探索將填補(bǔ)月球研究的空白，但對于嫦娥三號來說，這也是一個嶄新的、充滿未知的世界。

　　“盡管虹灣宏觀上相對平坦，但是最后嫦娥三號降落的小環(huán)境到底是怎樣的地形地貌，還是未知數(shù)?！敝袊皆鹿こ炭傇O(shè)計師吳偉仁說，石頭、壕溝、斜坡等都是嫦娥三號面臨的巨大考驗。

　　為了能讓嫦娥三號“落”得安全，嫦娥二號已經(jīng)為三號的平穩(wěn)著陸打了“前站”：它用ＣＣＤ立體相機(jī)對虹灣進(jìn)行了局域超高分辨率立體成像，獲得了分辨率約為１米的圖像。

　　這是中國航天器首次“降臨”地外天體。為了保證著陸安全，技術(shù)人員還在地面模擬月面環(huán)境特性，進(jìn)行了大量點火、避障、緩速下降的試驗。

　　新技術(shù)新產(chǎn)品等待登月考驗

　　月球上沒有大氣，著陸方式與在地球上完全不同，傳統(tǒng)依靠空氣摩擦減速的火箭發(fā)動機(jī)和推進(jìn)系統(tǒng)在月球上不再奏效。

　　“為此，我們首次使用了我國自主設(shè)計制造的變推力發(fā)動機(jī)?！眳莻ト收f，發(fā)動機(jī)具有１５００牛到７５００牛的大推力變化，能夠很好地適應(yīng)不同飛行階段對發(fā)動機(jī)推力的需求。

　　這是我國首次將變推力發(fā)動機(jī)應(yīng)用于航天器?！白兺屏Πl(fā)動機(jī)沒有備份，又是首次使用，其中也存在風(fēng)險?！辨隙鹑柼綔y器系統(tǒng)首席科學(xué)家葉培建院士說。

　　據(jù)葉培建介紹，嫦娥三號８０％以上的技術(shù)和產(chǎn)品為全新研制，設(shè)備和產(chǎn)品本身的風(fēng)險比相對成熟的產(chǎn)品高。

　　為了降低風(fēng)險，技術(shù)人員設(shè)想了上百個故障，并制定了相應(yīng)的預(yù)案?！拔覀兲焯煜?，走路想、吃飯想，想到一種就排除一種，還要進(jìn)行實驗驗證。”葉培建說。

　　“黑色１２分鐘”全憑自主控制

　　從１５公里高度降至月球表面，這驚心動魄的１２分鐘被稱為“黑色１２分鐘”，嫦娥三號要完全依靠自主控制，完成降低高度、測距、測速、選擇著陸點、自由落體著陸等一系列動作。

　　這期間，人工干預(yù)的可能性幾乎為零。這是因為落月過程中的每一個動作都非常短暫，安裝在探測器上的傳感器一旦獲得信息，需要探測器作出極快的響應(yīng)，而３８萬公里的地月距離以及信號延遲，根本不足以讓信息傳回地面、再由地面上傳指令。

　　實際上，在世界各國探測器登陸月球或火星的過程中，都有這樣一個由探測器自主控制的“黑色”時段。

　　“中國腿”挑戰(zhàn)月面軟著陸

　　盡管采用了先進(jìn)的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)，探測器著陸瞬間還是會對月面產(chǎn)生撞擊。為了避免設(shè)備受到過大的沖擊載荷，探測器上使用了一個著陸緩沖分系統(tǒng)，也就是嫦娥三號的４條“腿”。由此，嫦娥三號也成為我國首個有“腿”的航天器。

　　此前其他國家軟著陸方式主要有三種：一種是氣囊彈跳式，難以滿足嫦娥三號探測器重量的要求；另一種是空中吊車式，控制起來很復(fù)雜；因此嫦娥三號選擇了第三種，也就是腿式著陸。

　　“著陸緩沖機(jī)構(gòu)主要用于緩沖著陸器的沖擊能量，俗稱著陸腿。”探測器系統(tǒng)著陸器著陸緩沖分系統(tǒng)主任設(shè)計師楊建中用８個字概括著陸腿的特點：強(qiáng)、輕、柔、穩(wěn)、多、新、全、難。

　　也就是說，著陸腿要有強(qiáng)度承受沖擊和壓力，自身輕巧，著陸方式柔和、姿態(tài)穩(wěn)定，能保證儀器設(shè)備安全。另外，著陸退還有收攏、展開、支撐的功能，觸月時還能發(fā)來信號。而作為具有中國特色的新型著陸腿，在實現(xiàn)了技術(shù)跨越和團(tuán)隊建設(shè)的雙豐收的同時，也經(jīng)歷了艱難的開發(fā)研制過程。

　　撞擊瞬間考驗設(shè)備可靠性

　　“中國腿”的啟用極大降低了著陸時的沖擊力，但嫦娥三號上的設(shè)備依舊面臨嚴(yán)峻考驗。

　　“經(jīng)過試驗，探測器上的設(shè)備能經(jīng)受著陸時力學(xué)環(huán)境的考核，即便產(chǎn)生撞擊力，電子設(shè)備也能正常工作?！眳莻ト收f。

　　嫦娥三號的太陽能帆板在飛行中處于展開狀態(tài)，而在著陸前，這對“翅膀”會收回，直到順利著陸月面再展開?！爸憰r太陽能帆板如果展開，可能會被折斷，”吳偉仁說，“我們?yōu)殒隙鹑栐O(shè)計了可重復(fù)展收的帆板，可以保證著陸安全?！?/font>

　　月塵的存在為這一瞬間帶來了更多風(fēng)險。月面上有細(xì)細(xì)的一層塵埃，探測器著陸時很可能激起月塵，對光學(xué)敏感器等設(shè)備造成影響。科研人員們采取屏蔽網(wǎng)等防塵措施，給探測器的“眼睛”加上了一層保護(hù)罩。