天寒時“三姑娘”得“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。“三姑娘”長什麼樣，與此前的嫦娥一號、二號相比有什麼特點，是如何設計出來的？記者採訪了中國航天科技集團有關專家。

【嫦娥奔月】揭秘

◎與嫦娥一號、二號不同，嫦娥三號在名稱上不叫衛星而叫器，是我國第一個“有腿”的航天器。

◎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。而且，月球的晝夜交替周期也較長，這給“三姑娘”的月面生存帶來了很大的難度。

1、嫦娥三號的結構和造型？

“三姑娘”有四條腿六個輪

據介紹，“三姑娘”有四條腿六個輪子，是陸器和巡視器(俗稱“月球車”)的組合體。與嫦娥一號、二號不同，嫦娥三號在名稱上不叫衛星而叫器，是我國第一個“有腿”的航天器。

航天科技集團主任設計師楊建中介紹，這樣的組合構型，是由其任務特點決定的。嫦娥三號主要有兩個任務，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。

落月之前，巡視器作為一個載荷被安裝在陸器上，本身並不工作。整個前期飛行、動力下降以及實施軟陸過程，都是由陸器完成的。到月面后，二者互相配合，將巡視器釋放到月面上，成為兩個獨立的探測器，各自在月面開展探測任務。

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。

巡視器包含8個分系統，其中最有特色的當屬移動分系統。從外形上看，就是巡視器的6個輪子。

由於探測器的重量限制，嫦娥三號必須“瘦身”，進行整合化、小型化設計，還必須保證系統的可靠性。只有這樣，才能保證它是一個健壯的探測器。

◎陸方式選擇(陸器)

方式：a。氣囊彈跳式b。腿式陸c。空中吊車式

選擇：b。腿式陸

理由：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。[NT:PAGE=$]

◎移動方案選擇(巡視器)

方案：a。履帶式 b。腿式 c。輪式選擇：c。輪式

理由：履帶式巡視器就像電影裏的機器人瓦力，它最大的優點是壓強小、通過性強，但它的弱點是遇到石塊等容易被卡住不能動彈。腿式巡視器在平緩的地面行走尚可，但控制起來比較複雜，弄不好一下子就坐到地上。輪式則能避免上述方式的缺點。

2、軟陸的路徑設計是怎樣的？

近月點15公里時拋物下降

此前，嫦娥一號和二號對到達月球的路徑已經做了先期的成功探索。由於任務需要，嫦娥三號的路徑設計還要在此前基礎上更進一層，且難度和風險大大增加。它要在近月點15公里處進行動力下降，接實現月面軟陸，然后再進行月面巡視勘察。

這15公里的動力下降，是以拋物下降。探測器的相對速度要從1.7公里/秒逐漸減為0，過程主要靠探測器自主來完成，人工干預的可能性几乎為零。距月面100米處時，探測器還要懸停，對月面進行拍照，避開障礙物，尋找陸點。

等到探測器在月面實現軟陸后，陸器和巡視器還要進行分離，實現互相拍攝。陸器基本固定在一個位置，巡視器則需要從陸器上“走”下來，進行月面巡視勘察。在月面路徑中，還涉及到“地面遙操作”和“巡視器自主控制”相結合的技術手段。

除了地面遙操作外，巡視器也可以利用計算機，對圖像進行處理、識別障礙，規划出相對較近的局部路徑，控制自身的移動。

◎陸兩大風險

對於地面工程人員來，陸過程尚屬首次，存在兩大風險。

a。關鍵設備都是新研製的，包括GNC系統(制導、導航與控制系統)和我國首台全新的7500牛變推力空間發動機。

b。軟陸區域的地形地貌存在一定程度的不確定性。

3 、“三姑娘”有哪些本事？

自帶“被子”“空調”奔月

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。而且，月球的晝夜交替周期也較長，這給“三姑娘”的月面生存帶來了很大的難度。

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，外部高溫時熱量不能往裏傳，外部寒冷時裏面熱量不能往外漏。[NT:PAGE=$]

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。設計師們還設計了重力驅動的兩項流體迴路，在需要的時候將熱量導入艙內，不需要的時候切斷傳熱途徑。

到了月晝時，虹灣溫度迅速升高至90攝氏度，在月球表面，散熱的方式只有熱輻射。設計師們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。

有了這些手段和方法，“三姑娘”便能很好地保護自我，在月面上生存下來，從而用攜帶的科學載荷進行工作。

◎攜帶的功能器械

a。陸器主要攜帶了極紫外相機、月基望遠鏡、地形地貌相機，還有一些對月面、月塵進行測量的工程載荷。

b。巡視器主要攜帶了測月雷達、全景相機、紅外光譜儀和粒子激發X射線譜儀，開展相應的科學探測任務。

據新華社