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時事

“嫦娥三號”6日近月制動 14日嫦娥陸

鉅亨網新聞中心 2013-12-02 08:54


1 揭秘【嫦娥三號】

4條“中國腿” 遇冷“生爐子”


嫦娥三號探測器,是我國第一個“有腿”的航天器,也是中國人首次用來嘗試地外天體軟陸的航天器。嫦娥三號有四條腿六個輪子,是陸器和巡視器(俗稱“月球車”)的組合體。

航天科技集團主任設計師楊建中介紹,嫦娥三號任務主要有兩個,一是實現月面軟陸,二是實施月面巡視勘察。這需要它既能落到月面上,還能自主動起來。將任務分解給兩個探測器,有助於加快研製進度。

陸器包含11個分系統,其中最有特色的當屬陸緩衝分系統,又集中體現在四條“中國腿”的外形上。據了解,其他國家的軟陸方式主要有三種:一是氣囊 彈跳式,二是陸腿式,三是空中吊車式。每種方案都有優缺點。就嫦娥三號軟陸任務來講,氣囊式不能滿足重量要求,吊車式又比較複雜,腿式能滿足任務需 要,保證陸的穩定性。綜合之下,嫦娥三號選用了腿式陸。

不同於地球,月球表面晝夜溫差較大,溫度高時有120攝氏度,溫度低時在零 下180攝氏度。中國航天科技集團陸器熱控分系統主任設計師劉自軍用“蓋被子”“生爐子”和“開空調”等熟知的概念解釋熱控設計。嫦娥三號上有一個多層 隔熱組件,也就是所謂的“被子”,可以雙向隔熱,外部高溫時候熱量不能往裏傳,外部寒冷時候裏面熱量不能往外漏。

寒冷時“三姑娘”還得“生爐子”。“爐子”主要是同位素核源,它能夠持續放熱。到了月晝時,虹灣溫度迅速升高至90攝氏度,設計師在探測器上精心設計了幾個散熱面,可以把設備發出的熱量散出去。

2 揭秘 【長三乙火箭】

瘦身50公斤 動力更強勁

2日凌晨,我國長征系列火箭中運載能力最強的“大力士”——長三乙增強型火箭托舉重量更重、體積更大的嫦娥三號探測器飛天奔月。

“要‘長途跋涉’把3780公斤的‘嫦娥’精準地送入遠地點38萬公里的地月轉移軌道,已達到長征三號乙火箭的運載能力極限。長三乙增強型的起飛推力是600噸,要提高載荷能力,火箭自身必須‘瘦身’。”嫦娥三號探測器火箭系統總指揮岑拯。

中國航天科技集團公司運載火箭技術研究院為長三乙量身制定了三子級氫氧貯箱減重方案。貯箱的自重就像“脂肪”,承載的燃料就像身體蘊含的能量。在能量不變的情況下,“脂肪”越少,運載的能力也就越大。

為此,運載火箭技術研究院首次採用新型機械壁板銑的方式。這種方法銑出來的壁板光滑、精度高、厚度誤差在0.1毫米之內。正是這樣的精雕細琢,使得貯箱成功減重50公斤。

與發射神舟十號用的長二F火箭相比,長三乙增強型增加了一個三子級。這級火箭由兩台氫氧發動機和若幹台姿控發動機組成。

“氫氧發動機使用液氫、液氧低溫高能推進劑,採用泵壓式燃氣發生器動力循環,燃氣串聯雙渦輪泵系統,具有雙向搖擺,高空兩次啟動能力。它使嫦娥三號奔月之旅更加穩健。”六院副院長劉志讓。

此外,科研人員對長三乙運載火箭一、二級及助推器發動機進行了一系列可靠性增長改進。比如借鑒長二F技術,對二級主機燃氣發生器、轉速線圈等進行改進,使得發動機飛天動力更強勁,質量更可靠。

3 揭秘【發射場】

發射塔號稱“亞洲第一塔”

西昌衛星發射中心承擔嫦娥三號月球探測器發射任務,火箭常規燃料的加注已經在11月30日完成。該發射中心坐落於離西昌市中心六七十公里的山溝裏,是中 國首個對外開放的航天發射場,也是中國探月工程系列衛星的主要發射場。2007年和2010年,嫦娥一號和嫦娥二號均從西昌發射並取得成功。

發射嫦娥三號探測器的發射塔架是曾經執行嫦娥二號發射任務的二號塔架,高97米,素有“亞洲第一塔”之稱。

西昌發射測試站站長李本琪,昨日上午的主要任務是狀態檢測,下午5時半活動塔將撤離,6時10分之后開始加注低溫推進劑。

嫦娥三號探月任務一旦成功,中國將成為繼前蘇聯和美國后第三個掌握月面軟陸技術的國家。

昨日,探月工程發射場系統副指揮長趙民,嫦娥三號技術狀態新、要求準嚴、技術難度大,發射需要克服四大挑戰。一是低溫燃料加注。長征三號乙運載火箭 三級採用的是液氫、液氧推進劑。液氫的保存溫度為零下253攝氏度,液氧的保存溫度為零下183攝氏度,在加注時燃料不可避免地生揮發,所以必須精確計 算燃料的加注量。二是氣候複雜多變。三是“零窗口”發射要求高。嫦娥三號任務是多窗口、窄寬度發射。12月共有3天6個窗口。發射窗口最長4分鐘,最短的 僅為1分鐘,對發射的精準度要求很高。四是多重任務交叉重疊。

對於發射任務,航天人表達了對成功的渴望。在西昌衛星發射中心指控站,一副紅底黃字的對聯上書“精益求精壯美航程耀寰宇,志成城助嫦娥落月震九天”24個大字。

4 揭秘 【測控網】

歐洲空間局將協助測控

中國探月工程由月球探測衛星系統、運載火箭系統、發射場系統、測控系統和地面應用系統五大系統組成。所謂測控系統就是主要負責火箭及衛星的軌道測量、圖 像及遙測監視、遙控操作、數據注入、飛行控制等。測控系統主要由北京飛控中心,喀什、佳木斯等地面測控站和遠望號遠洋航天測量船組成。

昨日,承擔嫦娥三號海上測控任務的遠望號測量船隊已全部抵達任務海域,做好了各項准備。隨同遠望五號出海的中國衛星海上測控部主任費加兵介紹:“遠望三號、五號和六號測量船,主要承擔著火箭三級二次工作段、陸器入軌段和地月轉移段初期的測控任務。”

探月工程副總指揮李本正介紹,嫦娥三號任務最大的亮點和難點是“落月”和月球車巡視勘察,需要極為精確的測控控制,基於這一深空測控天線建立的測控站將 與新疆喀什的35米測控站、上海的65米射電天文望遠鏡共同構成一個深空測控網,為嫦娥三號的任務提供測控保障。李本正介紹,三大測控站的建設,使我國的 測控能力跟世界目前水平相差無幾。

北京跟蹤與通信技術研究所高級工程師季剛,我們最大的亮點,就是在月面的遙操作,就是怎麼來控制月球車,這個車怎麼走,怎麼避障,怎麼規劃一個合適的路徑。

北京大學空間技術與科學學院教授焦維新,因地球自轉快,月球慢,所以要不間斷地進行監控就需建很多測控站,和接力一樣,此外我們還有遠洋航天測量船,但這仍然不夠,這次歐洲空間局(ESA)也會協助我們進行測控。新京報記者 閆欣雨

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