嫦娥三号14日晚落月 须闯“五关”经历黑色720秒

2013-12-14 08:02 来源:北京晨报

  嫦娥落月,即将在今晚9点多上演。由着陆器和“玉兔”号月球车组成的“嫦娥三号”预计将于今晚在月球虹湾区软着陆,这将是此次嫦娥三号任务最大的看点。明晚,月球车要和着陆器“说再见”,两器分离后,月球车将在月面进行为期3个月的科学勘测,着陆器则不会“挪窝”,在着陆区原地探测。

  在整个落月过程中,嫦娥将经历与地球失去联系的黑色720秒,这段时间里,着陆器导航与控制系统的敏感器,将充当“大脑”,指挥着陆器平稳降落。

  为何绕了8天才落月?

  嫦娥三号于本月2日发射升空,于6日进入高度为100公里的环月圆轨道。对于已近在咫尺的月球,嫦娥三号为何还要绕飞8天后才着陆?据专家介绍,这主要由落月时间和区域决定。一方面,为能在高温到来前完成月球车与着陆器分离,嫦娥三号须在月球的上午着陆,这就限制决定它要多飞几天;另一方面,嫦娥三号此前并不在着陆区虹湾所在轨道面内,而要等到月球转至虹湾区时才降落。

  落月全程12分钟

  据悉,嫦娥三号将在近月点15公里处以抛物线轨迹下降,相对速度从每秒1.7公里逐渐降为零。过程经过主减速、快速调整、接近、悬停、避障和减速下降等阶段,实现在月球虹湾区的软着陆。整个过程大概需要12分钟。

  具体来说,由于月球表面几乎没有大气层,不能利用降落伞降落,为了减缓嫦娥三号的降落速度,着陆器底部的发动机反推着陆器。当着陆器降落至距离月面100米高度时,悬停在空中,着陆器下方的降落相机充当眼睛的作用,着陆器根据其拍摄到的月面信息,再平移到平缓的区域,垂直下降,但仍然需要用发动机反推,降低下降的速度。

  当着陆器降落到距离月表4米高度时,着陆器悬停在空中,关闭反推发动机,着陆器以初速度为0的自由落体方式降落,并将腿部支架扎进土层。

  如果一切顺利,“嫦娥”所带的降落相机将记录中国航天器首次地外天体软着陆的精彩瞬间。

  难关1

  能否及时“刹车”

  准确降落

  好比在高速路上飞驰的汽车,速度慢了耽误时间,速度太快又不能及时刹车,错过了目的地,或者一头撞上去,都不能完成任务。能否在指定的月球虹湾区域准确落下,是嫦娥三号探测器实施软着陆首先面临的难题。

  在嫦娥“三姑娘”之前,嫦娥一号和嫦娥二号两姐妹已解决了绕月飞行的技术问题。这一次,嫦娥“三姑娘”则要解决绕月成功后,能不能在指定区域落下来的问题。

  在人类探测器软着陆月球的历史中,就有过没能“刹住车”的先例,比如美国1962年发射的徘徊者3号,从距月球36793千米处飞过,“刹车”失败。

  所以,嫦娥三号的“刹车”时间是否合适、远近距离是否准确,都是此次任务的技术难点和关键。为此,北京飞控中心已做了充分的准备。

  着陆是探月最难一环

  难关2

  下降过程嫦娥

  完全自主

  落月过程中,要实时测量探测器运动的速度、高度,随时调整,而且月面地形地貌很复杂,还要寻找安全的着陆区等,“这些工作都要在很短的时间内完成,而且完全靠探测器自主完成,所以自主导航控制是个难点。”嫦娥三号探测器系统总设计师孙泽洲说。

  15公里开始的“动力下降”阶段,被业内人士形容为最惊心的环节,也称黑色720秒。嫦娥三号要完全依靠自主导航控制,完成降低高度、确定着陆点、实施软着陆等关键动作,人工干预的可能性几乎为零。“在这个时段内,测控都跟不上了,只能事先把程序设定好。”嫦娥三号探测器系统副总指挥谭梅表示。

  着陆器GNC(制导导航与控制)系统设计了专门的敏感器,进行对月测速、测距和地形识别,确保探测器在着陆段自主制导、导航与控制。

责编:安文靖
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