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五问嫦娥:平安降落不能太快 否则被砸碎

2013年12月01日 04:50 来源:京华时报 参与互动(0)

  1.如何平安地降落月球?

  2.38万公里如何遥操作?

  3.将进行哪些科学探测?

  4.首次登月对话说什么?

  5.影响美国月球探测器?

  继美苏之后,中国成为第三个实施月球软着陆的国家。国防科工局新闻发言人吴志坚表示,嫦娥三号是中国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务,需要攻克的关键技术多、技术跨度大、实施风险高,其中着陆和巡视是两个最大的难点,也是最大的看点。嫦娥三号奔月中,有哪些难点和看点,背后又有怎样的轶事?

  京华时报记者商西综合新华社央视

  京华时报制图杨佳宁

  1

  如何平安降落月球?

  不能落太快否则被砸碎

  中国绕月探测工程首任首席科学家、中国科学院院士欧阳自远介绍,嫦娥三号任务将是中国第一次软着陆在另外一个天体上,从技术上说还有很多困难,过程很艰难。

  在月球上着陆分离前,“玉兔号”月球车一直藏身在着陆器里面,两个一块儿降落月球。这是中国航天器首次在地外天体软着陆,首先要能被月亮“抓住”。

  “从地球上飞过去要被月球抓住,跑得太快飞跑了,跑得太慢撞上去了,所以一定要恰到好处,速度、距离要刚好飞到月球边,被月亮抓住,变成月球的卫星”,欧阳自远说,要安全着陆,就不能像嫦娥一号那样硬着陆,而要软着陆。

  经过主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段等6个阶段的减速,嫦娥三号将实现从月距面15公里高度安全下降至月球表面。

  欧阳自远提到,月球的真空环境是嫦娥三号软着陆遇到的最大困难,让降落伞无用武之地,只能调整到很低的位置,朝着目标降落。“下降速度越来越快的话,到了月球表面就会被砸碎”,欧阳自远介绍,只能有一个办法,就是在着陆器下方安装几台发动机,把整个着陆器往上推,慢慢降落。

  为降落在合适的位置,嫦娥三号还将像直升机一样悬停。欧阳自远介绍,着陆器是智能的,飞到离月球表面约100米高处时,底下的相机就会通过拍照赶快反馈信息,如果下面有个大坑,需要挪个地方,它就会自己平移,等照相机告诉它地面平了,才会降落。

  欧阳自远介绍,嫦娥三号在反推火箭的作用下慢慢下降,直到离月面4米高时再度悬停,把底下的发动机关掉,这样才能安全着陆。掉到月面上后,嫦娥三号就会把太阳能电池板打开,接收来自太阳的能量,携带的仪器经过测试、调试后,就可以开始工作了。

  2

  相距38万公里如何遥操作?

  通过“眼睛”构三维地图

  嫦娥三号任务将是中国航天首次实现对月面探测器的遥操作,“玉兔号”月球车采用自主加地面控制相结合的方式,根据获取到的环境参数在地面完成任务规划的同时,“玉兔”具备独立处理各种环境的能力,可自主完成局部规划、避障和安全监测、应急保护。

  “玉兔号”长什么样?它有长长的“脖子”——司职地月对话的通讯天线;有敏锐的“眼睛”——头顶的导航相机与前后方的避障相机;有一只灵巧的“胳膊”——负责钻孔、研磨和采样的机械臂;有一对宽大的“翅膀”——太阳能电池帆板;脚踩六个“风火轮”——六轮摇臂式行走系统;“肚子”里还能装下多种科学设备,相当于一座可移动的月球实验室。

  全程参与研制的上海航天技术研究院主任设计师肖杰介绍,“玉兔号”配置若干个传感器,在得知周围环境、自身姿态、位置等信息后,能通过地面重构三维地形图,再规划方向,勾画出到达目标点的路径,导航控制走到目的地。

  然而,在距地38万公里的月球,“玉兔号”仍逃不出地球的手掌心。为让“玉兔号”乖乖听从地面测控系统发出的命令,科技人员专门为“嫦娥三姑娘”落月准备了秘密武器。

  北京飞行控制中心副总工程师周建亮介绍,嫦娥三号的控制或者说其导航模式有很大不同,因为“玉兔号”要在月面上巡视,所以给它装了三对相机,相当于三对眼睛,每一对相机拍摄的照片将传到位于北京的飞控中心。

  周建亮介绍,科技人员正是通过利用这些照片,恢复出月球表面三维地形,为月球车谋划路线,进行路径规则,然后把控制数据发送到月球车上,让“玉兔号”按照地面人员的设计和规划运动,进行各种科学探测活动。

  3

  将进行哪些科学探测?

  挑战科学史上的几个第一

  除落下去、走起来两大看点外,嫦娥三号还将挑战人类科学历史上的几个第一。

  嫦娥三号搭载8台科学载荷,用以完成3项科学探测任务,即月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查、地月空间和月表环境探测与月基光学天文观测。

  搭载月基光学望远镜,开创了国际上首次在月面开展天文研究的新领域,有望取得创新性研究结果。在月球表面进行天文观测,可以完全避开大气影响,获得极高精度的观测数据。同时,月球大约27天(地球日)才自转一周,可对一个目标开展长达300多小时的持续跟踪。

  搭载极紫外相机,首次实现国际上在月面对地球等离子体层进行极紫外成像。在月面可以从整体上探测太阳活动、地磁扰动对地球空间等离子体层的影响,同时具有多天连续观测的有利条件,能极大提高我国空间环境监测和预报能力。

  搭载测月雷达,并集合其他载荷探测成果,可在国际上首次建立集形貌、成分、结构于一体的综合性观测剖面,建立起月球区域综合演化动力学模型。

  首次在我国航天器上采用放射性同位素热源和两相流体回路技术,实现探测器在极端温度环境下的月面生存。

  首次研制建设一系列高水平特种试验设施,创新形成了一系列先进试验方法。

  “玉兔号”月球车还将利用底部安装的测月雷达,对月球地底下30米深的土壤层结构和100米深的次表层结构进行两个深度上的精细探测。

  4

  首次登月对话录音说到嫦娥?

  对话提及“嫦娥”和“玉兔”

  “阿波罗11号”飞船1969年首次把人类送上太空,登月宇航员与地面指挥中心一段关于寻找“嫦娥”、“玉兔”的对话录音最近在互联网上走红。

  根据美国宇航局网站上记录的“阿波罗11号”通讯档案,1969年7月20日,在休斯敦地面指挥中心的罗纳德·埃文斯对太空中准备登月的宇航员说,“有人要你们(在月球)注意一个带着大兔子的可爱姑娘。在一个古老的传说中,一个叫嫦娥的中国美女已经在那里住了4000年……你们也可以找找她的伙伴——一只中国大兔子。这只兔子很容易找,因为它总是站在月桂树下”。

  “阿波罗11号”宇航员迈克尔·科林斯立刻回答说:“好的,我们会密切关注这位兔女郎。”当时,科林斯留守“哥伦比亚号”指令舱中,他的同伴尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林正准备乘“飞鹰”号登月舱登陆月球表面。

  美国行星科学家埃米莉·勒科达瓦拉说:“这真是一件值得分享的轶事,看起来,奥尔德林和阿姆斯特朗44年前就已经在月球上寻找‘嫦娥’和‘玉兔’了。”

  中国嫦娥三号月球探测器即将择机发射,由网民投票定名的“玉兔”号月球车将随嫦娥三号奔月。对此不少美国科研人员表达出自己的兴奋心情,美国加州大学洛杉矶分校的专家迈克尔·里奇说:“我们对‘嫦娥’奔月行动充满期待。”全球太空科学爱好者在多个科技论坛中谈论着这一任务,“嫦娥”、“玉兔”成为热议话题。

  5

  是否影响美国月球探测器?

  嫦娥登月更多意味着机遇

  美国航天局今年9月发射“月球大气与尘埃环境探测器(LADEE)”,首要任务是了解月球稀薄大气和尘埃环境。近日有美国学者称,嫦娥三号登陆月球表面时,火箭推进剂可能污染月球外层大气,从而影响LADEE观测。

  对此,美国加州大学洛杉矶分校物理和天文系专家迈克尔·里奇在接受记者采访时说,嫦娥三号对LADEE的影响较小,根本不会给美国航天局的月球大气和尘埃探测任务带来麻烦。美国行星科学家埃米莉·勒科达瓦拉说,对于LADEE来说,嫦娥三号登月更多意味着“机遇”。

  美国约翰斯·霍普金斯大学的太空科学家杰夫·普莱夏认为,LADEE将可以观测到火箭推进剂如何扩散到月球外大气层,然后如何消散。当探测器登陆月球时,LADEE还可以对这些尘埃进行采样分析,这是一个独特的机会。

【编辑:陈海峰】

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