嫦娥怎样炼成落月“轻功” 聪明“大脑”自主导航

　　嫦娥怎样炼成落月“轻功”？

　　15公里高度降至月面“黑色12分钟”全凭自主控制，完成“刹车”悬停、选点着陆

　　昨晚，嫦娥“三姑娘”怀抱“玉兔”驾临月宫，探测器这一落，在天宇划出一条美丽的弧线。这听起来轻松浪漫，其实不然。试想，3780公斤的“庞然大物”从15公里高处降落，该是怎样的惊心动魄！专家表示，科研人员在“嫦娥”的“脑子”里输入主减速、快速调整、接近、悬停、避障和缓速下降六道“密码”。 据新华社电

　　【动力】

　　变速发动机精准减速

　　问：月球上空没有大气，嫦娥三号如何实现减速？

　　从15公里高度降至月球表面，这惊心动魄的12分钟被称为“黑色12分钟”。这期间，人工干预的可能性几乎为零。

　　火箭专家、中国航天科技集团公司第六研究院副院长刘志让：我们为嫦娥三号量身研制了变推力发动机。它朝着嫦娥三号落月运动的反方向作用，从而实现减速。只有发动机“推得精”，嫦娥三号的速度才能“变得准”。嫦娥三号推进分系统由1台7500牛变推力发动机和若干台姿控发动机组成。这台发动机是我国目前推力变化范围最大的发动机。这是变推力发动机在我国航天事业中的首秀。

　　北京飞控中心总体室副主任吴凤雷：短短几分钟内，嫦娥三号在导航制导控制系统的指挥下改变推力大小，完成主减速和快速调整。速度从每秒1.7公里降至大约每秒50米，高度从15公里降至不到3公里。

　　【制导】

　　聪明“大脑”自主导航

　　问：动力下降时，嫦娥三号是自主导航还是根据地面指令行动？

　　嫦娥三号探测器系统副总指挥谭梅：国外同行把类似这种地面无法直接控制探测器的短暂时间称为“黑色瞬间”。只能事先把程序设定好存进去，让嫦娥三号有“足够聪明的大脑”——导航制导控制系统。

　　嫦娥三号着陆器分系统副总设计师张熇：我们为嫦娥三号装备了全新的测距测速敏感器以及地形识别设备。导航制导控制系统将测速测距数据和地形数据结合判断，最终形成一套完善的策略来控制推进系统，确保实现平稳降落。

　　中国航天科技集团公司五院西安分院党委书记李军：动力下降段测距测速敏感器发挥重要作用。安装在着陆器上的测距测速天线，像灵敏的“触角”，实时收发射频信号，并及时传递至探测器控制系统，实时掌握嫦娥三号着陆器相对于月球表面的速度和位置。

　　【悬停】

　　“双眼”三维成像避障碍

　　问：月面崎岖不平，嫦娥三号如何避开岩石大坑？

　　张熇：嫦娥三号在接近段有一次光学成像，先大范围找一个相对平的地方挪到那附近。然后一百米悬停的时候再找一个更平坦的小范围。

　　谭梅：悬停的目的就是让嫦娥三号避开障碍、搜索安全着陆区。嫦娥三号预选着陆区虹湾相对平坦。但月球表面仍然存在坡度、石块等不确定地质条件。嫦娥三号携带的测距测速仪，激光三维成像敏感器等就相当于嫦娥的“眼睛”。它们对月球表面快速扫描，并绘制出立体影像。

　　中科院上海技术物理研究所舒嵘研究员：激光三维成像敏感器的测量范围是50至120米，大约从距月面100米处开始工作，为嫦娥三号提供着陆区三维地形信息，帮助它避障。

　　【落月】

　　四条“轻功”腿缓冲着陆

　　问：嫦娥一号完成使命后撞月香消玉殒，嫦娥三号如何做到轻柔落月？

　　吴凤雷：经过粗避障、精避障，嫦娥三号距离自己选择的着陆点只有数米时，进入无动力下降。着陆时，“嫦娥”的垂直速度不大于4米每秒。

　　嫦娥三号探测器系统总设计师孙泽洲：地外探测器的落地缓冲可以用气囊或者缓冲腿，嫦娥三号采用了四条着陆腿。它因此成为我国第一个带腿的航天器。

　　着陆器缓冲吸能部件，采用了一种具有优异力学性能、高吸能本领的新材料，确保着陆器以舒适的方式着陆，而不翻倒。

　　着陆缓冲分系统主任设计师杨建中：这四条腿着陆时承受巨大的冲击，却能保证嫦娥三号强、轻、柔、稳地落月。

　　嫦娥三号在月球软着陆示意图

　　1距月面15公里

　　主减速段

　　利用7500牛发动机进行制动，将探测器的速度降至57米/秒。采用惯性导航，并引入激光、微波测距和测速信息进行修正

　　2距月面3公里

　　快速调整段

　　发动机维持一定推力，高度下降600米

　　3距月面2.4公里

　　接近段(粗避障)

　　发动机维持一定推力，通过光学成像敏感器对着陆区进行监测，确定安全着陆区并避障

　　4距月面100米

　　悬停段

　　探测器保持悬停状态，对着陆区进行精障碍检测，使用三维成像敏感器对着陆区进行观测，选择安全着陆点

　　5避障段(精避障)

　　根据悬停段给出的安全着陆点相对位置信息，着陆器下降至着陆点上方30米。主发动机推力根据相应速度进行自适应调整

　　6距月面 30米

　　缓速下降段

　　发动机维持一定推力缓慢下降，降至月面附近时发动机关闭，着陆器依靠自身重力在月面软着陆