新華社北京12月14日電(新華社記者趙薇、田兆運、白瑞雪) 嫦娥三號將於14日晚在月面實現軟著陸,整個過程約12分鐘。
  “月球降落是整個任務最關鍵階段。”中國探月工程總設計師吳偉仁說,“在短短幾百秒內從15公里安全降落到月面預選著陸區,這是全新、也是最重要的考驗。”
  這註定是驚心動魄的720秒:前蘇聯直到第12次嘗試才首獲成功,美國也在品嘗了3次失敗苦果後方平安著陸。月面軟著陸到底有何風險?專家認為,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著陸。對虹灣的探索將填補月球研究的空白,但對於嫦娥三號來說,這也是一個嶄新的、充滿未知的世界。
  “儘管虹灣宏觀上相對平坦,但是最後嫦娥三號降落的小環境到底是怎樣的地形地貌,還是未知數。”中國探月工程總設計師吳偉仁說,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,嫦娥二號已經為三號的平穩著陸打了“前站”:它用CCD立體相機對虹灣進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,技術人員還在地面模擬月面環境特性,進行了大量點火、避障、緩速下降的試驗。
  新技術新產品等待登月考驗
  月球上沒有大氣,著陸方式與在地球上完全不同,傳統依靠空氣摩擦減速的火箭發動機和推進系統在月球上不再奏效。
  “為此,我們首次使用了我國自主設計製造的變推力發動機。”吳偉仁說,發動機具有1500牛到7500牛的大推力變化,能夠很好地適應不同飛行階段對發動機推力的需求。
  這是我國首次將變推力發動機應用於航天器。“變推力發動機沒有備份,又是首次使用,其中也存在風險。”嫦娥三號探測器系統首席科學家葉培建院士說。
  據葉培建介紹,嫦娥三號80%以上的技術和產品為全新研製,設備和產品本身的風險比相對成熟的產品高。
  為了降低風險,技術人員設想了上百個故障,並制定了相應的預案。“我們天天想,走路想、吃飯想,想到一種就排除一種,還要進行實驗驗證。”葉培建說。
  “黑色12分鐘”全憑自主控制
  從15公里高度降至月球錶面,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,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”挑戰月面軟著陸
  儘管採用了先進的制導導航與控制系統,探測器著陸瞬間還是會對月面產生撞擊。為了避免設備受到過大的衝擊載荷,探測器上使用了一個著陸緩衝分系統,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,控制起來很複雜;因此嫦娥三號選擇了第三種,也就是腿式著陸。
  “著陸緩衝機構主要用於緩衝著陸器的衝擊能量,俗稱著陸腿。”探測器系統著陸器著陸緩衝分系統主任設計師楊建中用8個字概括著陸腿的特點:強、輕、柔、穩、多、新、全、難。
  也就是說,著陸腿要有強度承受衝擊和壓力,自身輕巧,著陸方式柔和、姿態穩定,能保證儀器設備安全。另外,著陸退還有收攏、展開、支撐的功能,觸月時還能發來信號。而作為具有中國特色的新型著陸腿,在實現了技術跨越和團隊建設的雙豐收的同時,也經歷了艱難的開發研製過程。
  撞擊瞬間考驗設備可靠性
  “中國腿”的啟用極大降低了著陸時的衝擊力,但嫦娥三號上的設備依舊面臨嚴峻考驗。
  “經過試驗,探測器上的設備能經受著陸時力學環境的考核,即便產生撞擊力,電子設備也能正常工作。”吳偉仁說。
  嫦娥三號的太陽能帆板在飛行中處於展開狀態,而在著陸前,這對“翅膀”會收回,直到順利著陸月面再展開。“著陸時太陽能帆板如果展開,可能會被折斷,”吳偉仁說,“我們為嫦娥三號設計了可重覆展收的帆板,可以保證著陸安全。”
  月塵的存在為這一瞬間帶來了更多風險。月面上有細細的一層塵埃,探測器著陸時很可能激起月塵,對光學敏感器等設備造成影響。科研人員們採取屏蔽網等防塵措施,給探測器的“眼睛”加上了一層保護罩。
(原標題:專家解讀:嫦娥落月過程約12分鐘 面臨五大考驗)
(編輯:SN098)
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