2013-12-02 19:01
中國探月工程總設計師吳偉仁介紹,嫦娥三號任務的主要環節是近月制動、變軌、軟陸和兩器分離,其中軟陸即“落月”是最重要的考驗。西昌衛星發射中心測控數據專家、高級工程師車著明在接受記者採訪時表示,嫦娥三號能否順利實施軌道修正、能否精準實施制動、能否在月球軌道成功變軌,這些環節都有待跨越。
在地月轉移軌道,嫦娥三號需要飛行大約5天時間,高速飛行中必須在地面指令下進行中途軌道修正,至少需要進行兩次修正。如果在地月轉移軌道近地點有1米/秒的速度誤差或1公里的高度誤差,飛到月球附近時都將生幾千公里的位置誤差。
大約5天后,嫦娥三號到達距月球200公里位置時,需要進行減速制動,也就是“剎車”。只有這樣,才能被月球引力捕獲,繞月飛行。“剎車”晚了,衛星就要撞到月球上去;而“剎車”早了,則會飄向太空。“剎車”是否成功,關鍵取決於衛星當時的位置和速度向量是否正確。在嫦娥一號、二號任務中,我國科學家都一次成功,實施了精確制動。這次任務使用的是新研製的一種變推力發動機來剎車。
第一次近月制動,將使嫦娥三號進入100公里的環月軌道。從這一刻起,嫦娥三號成為真正的繞月衛星。
運行4天后,嫦娥三號變軌進入15公里×100公里的橢圓軌道。此次變軌控制,對於嫦娥三號能否順利落月至關重要,也是我國迄今對距離地球最遠的航天器實施變軌操作。
再運行幾天以后進入陸過程。陸從15公里的近月點開始動力下降。
其實發射、近月制動、變軌這些階段和后面的月球降落比較起來,月球降落更為關鍵,從15公里開始下降,要在短短的幾百秒之內安全降落到月面預選陸區,這對我們來是一個全新的,也是一個最重要的考驗。
這方面的難度在哪兒呢?因為月球的表面是未知的,我們不知道它會準確降落在什麼地方,盡管採取了很多措施,包括考慮到在月球沒有大氣,採用火箭進行反推,靠發動機實現反推,然后再逐步減速。同時為了測定陸器的高度、速度,又研製了新的激光測距、微波測速測距雷達,採取多種措施精確測量它的距離和速度。但風險還是比較大,因為那裏月石、月坑很多,可能碰到石頭,也可能碰到一個壕溝,這些情況都可能存在。關鍵是我們所降落的小環境,盡管已採取了很多措施,現在還是不太清楚。
月球從大面積上、從宏觀的方面相對來還是比較平坦的,但小範圍,比如最后50米×50米或者10米×10米的小環境,它的地形地貌是什麼樣子,這對我們是一個很大的考驗。
安全降落以后,還有一個很重要的環節就是月球車從陸器上要分離、釋放、解鎖、轉移到架艙上來,架艙其實就是梯子。
從梯子上降落下來到月面,月球車才走下來。走下來也和地形有關係,比如降落下去后,周圍比較平坦,那可能走下來比較容易一點。如果梯子旁邊有什麼障礙物,可能難度就比較大。
“落月”先驅
迄今全球共實施約130次探月,成功率為51%。其中,只有美國和蘇聯完成了13次月面無人軟陸。
每個環節都會致命
從上世紀50年代末開始,為月面陸而發起首波衝擊的是蘇聯“月球”號和美國“徘徊者”號系列探測器,但在初始是一連串“失敗”。
由於設計、生和元器件質量問題,這些落月先驅們有的升空即炸毀,有的在低軌道上踟躕不前,有的錯過了繞月窗口,還有的一頭扎進月球背面再無音訊。
陸硬摔家常便飯
隨發射控制自動化程度的提高和操控經驗日益豐富,后輩探測器距月球表面越來越近。
為了軟陸,1965年蘇聯操控人員向著月球5號和月球7號探測器,用力按下反方向制動火箭啟動指令鍵。然而前者的制動火箭沉默不語,后者過早發飆、提前熄火,最終全成“硬摔”。
1966年2月,蘇聯月球9號探測器小心翼翼地啟動軌道修正發動機,制動火箭準確應答噴火,氣囊及時打開,探測器底部的一根5米長探針觸探月面,終於首次平安降臨月宮。
登上月面先要保命
登月后的探測器須先生存、后工作,最高達330攝氏度的月面晝夜溫差是生死考驗。
1970年11月,人類首次派出的自動巡月“鋼鐵俠”——蘇聯的月球車1號從月球17號落月探測器內,徑直駛入月球正面北部“雨海”(實為平原),在11個月內總共挺進十余公里。巡察期間,其配備的同位素熱源和散熱裝置出色應對寒來暑往,直至同位素材料自然耗盡,方纔徹底退休。
巡月考察出了意外
1973年1月,被科學家寄予厚望的蘇聯月球車2號在“雨海”以東的“澄海”邊區亮相。然而4個月后,當它在地面操控下駛入一個“年輕”的環形山時,疏鬆的月壤使其輪子空轉,騰起的浮土覆蓋了太陽能電池板和散熱器,導致供電驟減、車內過熱,無奈折戟。
蘇聯
失敗12次
美國
失敗3次
軟陸嘗試13次
最后一次成功
美國
失敗3次
軟陸嘗試4次
最后一次成功
本報特派記者 代麗麗 新華社
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