嫦娥三号落月四大利器揭秘

2019-08-15 18:59:23 来源: 青海信息港

  按照计划,今晚9时40分左右,嫦娥三号探测器将从距月面15千米的近月点以抛物线的路线开始动力下降,相对速度从每秒1.7公里逐渐降为零,且历经两次悬停。整个着陆过程约为720秒,即12分钟。这12分钟被称为整个嫦娥三号任务中惊心动魄的环节。因为在12分钟内人工测控无法跟上,探测器只能按照预定程序,完全依靠自主导航控制,完成减速、降低高度、确定着陆点、软着陆等一系列关键动作。笔者从探测器的诞生地 中国航天科技集团了解到,为了这惊心动魄的720秒,中国的科技工作者打造了四大利器。

  利器一:GNC系统为落月找路

  720秒内无法人工干预,探测器落月靠的是基于对月测速、测距和地形识别的GNC系统。嫦娥三号GNC分系统主任设计师梁俊告诉,GNC是制导、导航、控制三个词的缩写。导航可以让探测器知道自己所在的位置,制导可以规划路径,控制就是根据探测器的位置,按照目标完成着陆任务。GNC具有感知功能,可以 看 到月面的情况,测量到落月过程中探测器的姿态、速度、与月面的距离等,同时把各种信息汇集到中心计算机进行处理,再根据事先设定好的落月要求,对探测器进行控制。通过 看见 、测量、计算处理、控制执行,来指挥探测器落月。

  美国 阿波罗 载人登月计划中, 阿波罗 是依靠宇航员的眼睛识别月面障碍的。而嫦娥三号是无人软着陆,因此探测器需要具有自主障碍识别能力。为此,GNC团队研制了激光三维成像敏感器,用来代替人眼,在距离月面较近时获得待着陆区域精确的三维高程图信息,可精确分辨月面上比较小的障碍。同时,在距离月面较远时还增加了一个光学成像敏感器,用于在较大范围内识别较大尺寸的障碍。这样一套远近结合、粗精并用的接力避障策略,大大提高了着陆的安全性。

  GNC系统包括数十台单机、几十套软件,研制团队成员大都是博士。为了落月到12分钟,GNC系统进行了上万次数学仿真、成百上千次桌面联试,以及模拟月球重力环境和月表地形地貌,发动机点火,与真实的GNC系统相配合进行的多次大型地面试验,这样的试验力度 史上空前 。

  利器二:发动机6万秒测试只为1200秒飞行

  嫦娥三号探测器上一共有29台发动机,其中, 7500牛变推力发动机 直接决定着嫦娥三号奔月与落月的成败,且没有备份。月球表面没有空气,无法使用降落伞等空气摩擦产生阻力的方式对探测器进行减速。因此减速的实现只能依靠变推力发动机。

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