“黑色12分鐘”全憑自主控制
從15公里高度降至月球表面,這驚心動(dòng)魄的12分鐘被稱為“黑色12分鐘”,嫦娥三號(hào)要完全依靠自主控制,完成降低高度、測(cè)距、測(cè)速、選擇著陸點(diǎn)、自由落體著陸等一系列動(dòng)作。
這期間,人工干預(yù)的可能性幾乎為零。這是因?yàn)槁湓逻^(guò)程中的每一個(gè)動(dòng)作都非常短暫,安裝在探測(cè)器上的傳感器一旦獲得信息,需要探測(cè)器作出極快的響應(yīng),而38萬(wàn)公里的地月距離以及信號(hào)延遲,根本不足以讓信息傳回地面、再由地面上傳指令。
實(shí)際上,在世界各國(guó)探測(cè)器登陸月球或火星的過(guò)程中,都有這樣一個(gè)由探測(cè)器自主控制的“黑色”時(shí)段。
“中國(guó)腿”挑戰(zhàn)月面軟著陸
盡管采用了先進(jìn)的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng),探測(cè)器著陸瞬間還是會(huì)對(duì)月面產(chǎn)生撞擊。為了避免設(shè)備受到過(guò)大的沖擊載荷,探測(cè)器上使用了一個(gè)著陸緩沖分系統(tǒng),也就是嫦娥三號(hào)的4條“腿”。由此,嫦娥三號(hào)也成為我國(guó)首個(gè)有“腿”的航天器。
此前其他國(guó)家軟著陸方式主要有三種:一種是氣囊彈跳式,難以滿足嫦娥三號(hào)探測(cè)器重量的要求;另一種是空中吊車式,控制起來(lái)很復(fù)雜;因此嫦娥三號(hào)選擇了第三種,也就是腿式著陸。
“著陸緩沖機(jī)構(gòu)主要用于緩沖著陸器的沖擊能量,俗稱著陸腿。”探測(cè)器系統(tǒng)著陸器著陸緩沖分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師楊建中用8?jìng)€(gè)字概括著陸腿的特點(diǎn):強(qiáng)、輕、柔、穩(wěn)、多、新、全、難。
也就是說(shuō),著陸腿要有強(qiáng)度承受沖擊和壓力,自身輕巧,著陸方式柔和、姿態(tài)穩(wěn)定,能保證儀器設(shè)備安全。另外,著陸退還有收攏、展開(kāi)、支撐的功能,觸月時(shí)還能發(fā)來(lái)信號(hào)。而作為具有中國(guó)特色的新型著陸腿,在實(shí)現(xiàn)了技術(shù)跨越和團(tuán)隊(duì)建設(shè)的雙豐收的同時(shí),也經(jīng)歷了艱難的開(kāi)發(fā)研制過(guò)程。
撞擊瞬間考驗(yàn)設(shè)備可靠性
“中國(guó)腿”的啟用極大降低了著陸時(shí)的沖擊力,但嫦娥三號(hào)上的設(shè)備依舊面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。
“經(jīng)過(guò)試驗(yàn),探測(cè)器上的設(shè)備能經(jīng)受著陸時(shí)力學(xué)環(huán)境的考核,即便產(chǎn)生撞擊力,電子設(shè)備也能正常工作?!眳莻ト收f(shuō)。
嫦娥三號(hào)的太陽(yáng)能帆板在飛行中處于展開(kāi)狀態(tài),而在著陸前,這對(duì)“翅膀”會(huì)收回,直到順利著陸月面再展開(kāi)?!爸憰r(shí)太陽(yáng)能帆板如果展開(kāi),可能會(huì)被折斷,”吳偉仁說(shuō),“我們?yōu)殒隙鹑?hào)設(shè)計(jì)了可重復(fù)展收的帆板,可以保證著陸安全。”
月塵的存在為這一瞬間帶來(lái)了更多風(fēng)險(xiǎn)。月面上有細(xì)細(xì)的一層塵埃,探測(cè)器著陸時(shí)很可能激起月塵,對(duì)光學(xué)敏感器等設(shè)備造成影響??蒲腥藛T們采取屏蔽網(wǎng)等防塵措施,給探測(cè)器的“眼睛”加上了一層保護(hù)罩。
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