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嫦娥三號(hào)

嫦娥三號(hào)衛(wèi)星

1 重要事件

  2012年1月6日,月球著陸器的懸停避障及緩速下降試驗(yàn),月球巡視器的綜合測(cè)試及內(nèi)、外場(chǎng)試驗(yàn)等各項(xiàng)驗(yàn)證性試驗(yàn)完成。

  2013年9月25日,探月與航天工程中心舉辦月球車全球征名活動(dòng),并將于10月25日截止報(bào)名,于10月31日結(jié)束終審,并于11月上旬按程序報(bào)批。

  2013年11月26日,中國(guó)探月工程副總指揮李本正宣布:“嫦娥三號(hào)”月球車被命名為玉兔號(hào)。

  2013年11月30日,“嫦娥三號(hào)”任務(wù)發(fā)射場(chǎng)區(qū)指揮部研究決定,“嫦娥三號(hào)”將在12月2日1時(shí)30分于西昌衛(wèi)星發(fā)射中心實(shí)施發(fā)射。

  2013年12月2日1時(shí)30分00.344秒,“嫦娥三號(hào)”從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。

  2013年12月6日17時(shí)53分,嫦娥三號(hào)進(jìn)行了近月制動(dòng),在可變推力發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火361秒后,準(zhǔn)確進(jìn)入半徑約為100公里的環(huán)月近圓軌道。

  2013年12月10日21時(shí)20分,嫦娥三號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)成功點(diǎn)火,開(kāi)始實(shí)施變軌控制,由距月面平均高度約100千米的環(huán)月軌道,成功進(jìn)入近月點(diǎn)高度約15千米、遠(yuǎn)月點(diǎn)高度約100千米的橢圓軌道。

  2013年12月14日21時(shí)11分18.695秒,嫦娥三號(hào)成功實(shí)施軟著陸,降落相機(jī)傳回圖像 。

  2013年12月15日4時(shí)35分,嫦娥三號(hào)著陸器與巡視器(“玉兔號(hào)”月球車)成功分離,登陸月球后玉兔號(hào)月球車將開(kāi)展3個(gè)月巡視勘察。2014年1月15日20時(shí)許,在北京航天飛行控制中心精心組織下,“嫦娥三號(hào)”著陸器飛控工作從飛控大廳轉(zhuǎn)移到長(zhǎng)管機(jī)房,順利轉(zhuǎn)入長(zhǎng)期管理模式,這也意味著“嫦娥三號(hào)”著陸器已開(kāi)啟月宮新生活。

  2014年1月25日,嫦娥三號(hào)月球車進(jìn)入第二次月夜休眠。但在休眠前,受復(fù)雜月面環(huán)境的影響,月球車的機(jī)構(gòu)控制出現(xiàn)異常,有關(guān)方面組織專家進(jìn)行了排查。[1]2014年2月12日下午,“玉兔號(hào)”月球車受光照成功自主喚醒。此前,嫦娥三號(hào)著陸器于2月11日2點(diǎn)45分實(shí)現(xiàn)自主喚醒,進(jìn)入第三個(gè)月晝工作期。[2]但其機(jī)構(gòu)控制異常問(wèn)題尚未解決,12日晚專家召開(kāi)緊急會(huì)議研究恢復(fù)方案。

2 簡(jiǎn)介

  嫦娥三號(hào)是中國(guó)國(guó)家航天局嫦娥工程第二階段的登月探測(cè)器,包括著陸器和月球車。將于2013年年底在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。它將攜帶中國(guó)的第一艘月球車,并實(shí)現(xiàn)中國(guó)首次月面軟著陸。

  嫦娥三號(hào)由著陸器和巡視探測(cè)器(即“玉兔號(hào)”月球車)組成,進(jìn)行首次月球軟著陸和自動(dòng)巡視勘察,獲取月球內(nèi)部的物質(zhì)成分并進(jìn)行分析,將一期工程的“表面探測(cè)”引申至內(nèi)部探測(cè)。其中著陸器定點(diǎn)守候,月球車在月球表面巡游90天,范圍可達(dá)到5平方公里,并抓取月壤在車內(nèi)進(jìn)行分析,得到的數(shù)據(jù)將直接傳回地球。

3 解讀三號(hào)

  嫦娥三號(hào)實(shí)物模型揭神秘面紗嫦娥三號(hào)將是中國(guó)發(fā)射的第一個(gè)地外軟著陸探測(cè)器和巡視器(月球車),也是阿波羅計(jì)劃結(jié)束后重返月球的第一個(gè)軟著陸探測(cè)器,是探月工程二期(落)的關(guān)鍵任務(wù),起承上啟下的作用。葉培建介紹,嫦娥三號(hào)探測(cè)器將突破月球軟著陸、月面巡視勘察、月面生存、深空探測(cè)通信與遙控操作、運(yùn)載火箭直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道等關(guān)鍵技術(shù)。[4]選擇與以往不同區(qū)域著陸;月面軟著陸就位探測(cè)與月球車巡視勘察二者同時(shí)進(jìn)行并有機(jī)結(jié)合,將獲得比以前更有意義的探測(cè)成果;在國(guó)際上首次利用測(cè)月雷達(dá)實(shí)測(cè)月壤厚度(1~30米)和月殼巖石結(jié)構(gòu)(1~3千米);首次在軟著陸地點(diǎn)利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器精確測(cè)定地月間距離,進(jìn)行月球動(dòng)力學(xué)研究;首次開(kāi)展日地空間和太陽(yáng)系外天體的月基甚低頻射電干涉觀測(cè),進(jìn)行太陽(yáng)射電爆發(fā)與空間粒子流、光千米波輻射、日冕物質(zhì)拋射行星低頻噪聲和太陽(yáng)系外天體的甚低頻觀測(cè)研究;首次在月球上采用極紫外相機(jī)觀測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)和地磁擾動(dòng)對(duì)地球空間等離子層極紫外輻射的影響,研究該等離子層在空間天氣過(guò)程中的作用;首次進(jìn)行月基光學(xué)天文觀測(cè),研究太陽(yáng)系外行星系統(tǒng)、星震和活動(dòng)星系核。

發(fā)射火箭

  嫦娥三號(hào)與玉兔號(hào)(40張)“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星將使用長(zhǎng)征三號(hào)乙增強(qiáng)型運(yùn)載火箭發(fā)射。長(zhǎng)征三號(hào)乙增強(qiáng)型火箭在長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭的基礎(chǔ)上開(kāi)展了六大專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān),以確保“嫦娥三號(hào)”完美探月。這六項(xiàng)技術(shù)包括:發(fā)射窗口由少變多、“兩只眼睛”提高入軌精度、嫦娥三號(hào)“坐椅”量身打造、可靠性再躍升、運(yùn)載能力提高、“現(xiàn)場(chǎng)直播”火箭飛行過(guò)程。長(zhǎng)征五號(hào)已在研制,由于直徑太大,火車、汽車均無(wú)法運(yùn)輸,只能走水路運(yùn)到海南文昌發(fā)射場(chǎng)。待探月工程的三期任務(wù)完成后,就可以證明我們中國(guó)人既可以到達(dá)月球、降落月球,還可以在上面進(jìn)行科學(xué)探測(cè),干完活兒后還可以安全返回,這時(shí)我們就可以送人上月球了。

攜帶儀器

    長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭

  嫦娥三號(hào)著陸器上攜帶了近紫外月基天文望遠(yuǎn)鏡、極紫外相機(jī),巡視器上攜帶了測(cè)月雷達(dá)。這些都是世界月球探測(cè)史上的創(chuàng)舉。嫦娥三號(hào)任務(wù)將首次獲得月球降落和巡視區(qū)的地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造,并將首次實(shí)現(xiàn)月夜生存。月球的一個(gè)晝夜相當(dāng)于地球的28晝夜,白天最高溫達(dá)到150攝氏度,夜晚最低則達(dá)到-170攝氏度。月面生存熱控制系統(tǒng)的關(guān)鍵突破將是重要看點(diǎn)。嫦娥三號(hào)除了使用嫦娥二號(hào)已經(jīng)驗(yàn)證的部分?jǐn)?shù)據(jù),還將增加測(cè)距測(cè)速雷達(dá)和激光測(cè)距儀。嫦娥四號(hào)是嫦娥三號(hào)的備份星,但將完成不同的探測(cè)任務(wù)。

探月衛(wèi)星

  與“嫦娥一號(hào)”的探月軌道不同,將來(lái)“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星將不再采取多次變軌的方式,而是直接飛往月球。“嫦娥三號(hào)”要攜帶探測(cè)器在月球著陸,實(shí)現(xiàn)月面巡視、月夜生存等重大突破,開(kāi)展月表地形地貌與地質(zhì)構(gòu)造、礦物組成和化學(xué)成分等探測(cè)活動(dòng)。根據(jù)中國(guó)探月工程三步走的規(guī)劃,中國(guó)將在2013年左右實(shí)現(xiàn)月球軟著陸探測(cè)自動(dòng)巡視勘查。

月球車

  中國(guó)多所高校及科研所已研制出10多個(gè)月球車樣本,將分別為月球車最終定型提供技術(shù)支持,其中,嫦娥三號(hào)月球車地面模擬車東南大學(xué)(南京)造。他說(shuō),月球車的名字叫“中華牌”。國(guó)產(chǎn)月球車通過(guò)輪子“行走”,輪子上面是一個(gè)“箱子”,兩側(cè)分別有兩扇能活動(dòng)的太陽(yáng)能板,中間有一個(gè)“桅桿”,上面有它的“眼睛”———相機(jī)。此外,還有一個(gè)機(jī)械臂,能做簡(jiǎn)單的探測(cè)活動(dòng)。國(guó)產(chǎn)月球車整體構(gòu)成相當(dāng)于一個(gè)100公斤的“公交車”,搭載20公斤的儀器在工作。月球車能在月面方圓3公里的范圍內(nèi)行走10公里,還能繞過(guò)障礙,這樣的活動(dòng)將被看作是中國(guó)第一次在月球留下“足跡”。

  “嫦娥三號(hào)”各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)已突破,月球車將在月面巡游,著陸器則定點(diǎn)守候。月球車將在月探測(cè)90天,抓取月壤放到車內(nèi)分析,得到的有關(guān)數(shù)據(jù)直接傳回地球。月球車巡游的范圍可達(dá)到5平方公里,著陸器拍攝月球車巡游的圖像也能傳回到地面。

  被譽(yù)為“嫦娥之父”的中國(guó)探月工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露,“嫦娥三號(hào)”將在世界上首次“窺探”月球內(nèi)部。“嫦娥三號(hào)”上攜帶的月球車,底部被安裝了雷達(dá)裝置,可以探測(cè)到距離月球表面幾百米的深處,“邊走邊切,行走中探測(cè)月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。”

  歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露,“嫦娥三號(hào)”將同時(shí)攜帶著陸器和月球車“奔月”,兩者搭配一起工作,“這在世界上還是首次”。

  北京交通大學(xué)機(jī)械系副主任姚燕安教授說(shuō),各國(guó)研究的月球車,有輪式、足式、輪腿復(fù)合式、履帶式。已經(jīng)登月的月球車均采用輪式。姚燕安說(shuō),輪式月球車最可靠,技術(shù)最成熟。

  在研制中,履帶式月球車較早被排除,因?yàn)樵虑蛏舷裆匙訕拥脑氯李w粒對(duì)履帶磨損非常厲害。相對(duì)而言,履帶不如輪子技術(shù)成熟。另外,球形“月球車”在操控上不能精確定位轉(zhuǎn)向,控制位置難度更大,也被排除。

  也有專家說(shuō),在月球車的研制中,模擬月球環(huán)境很關(guān)鍵。月球的重力只有地球的六分之一,月壤更松軟。如何讓月球車不失穩(wěn)定性、不陷下去,都需要特殊的環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該專家告訴記者,國(guó)內(nèi)已有研究機(jī)構(gòu),在地球上模擬出六分之一重力下的土壤環(huán)境。

  不僅在設(shè)計(jì)月球車時(shí)會(huì)遇到困難,在發(fā)射時(shí),航天部門(mén)也會(huì)對(duì)月球車提出嚴(yán)格要求。比如,火箭的運(yùn)載成本很高,空間有限,這樣就要求月球車不能過(guò)大過(guò)重,要根據(jù)火箭的承載能力和空間進(jìn)行設(shè)計(jì)。

  學(xué)界也有人研究可折疊月球車。姚燕安說(shuō),在火箭里月球車團(tuán)成團(tuán)兒,到達(dá)月球后自動(dòng)展開(kāi)。這樣既省空間,又能保障性能。有專家告訴本報(bào)記者,著陸艙著陸后會(huì)像花瓣樣散開(kāi),月球車從里面駛出來(lái)。

排險(xiǎn)

  月球重力較輕,月壤較為松軟,溫差跨度較大,國(guó)產(chǎn)月球車如何避免在這樣的環(huán)境下翻車、被卡或者變形?

車輪結(jié)構(gòu)克服翻車

  月球重力只有地球的六分之一,表面月壤松軟,這要求設(shè)計(jì)月球車時(shí)要避免沉降和翻車。專家姚燕安說(shuō),為此,月球車輪上花紋經(jīng)過(guò)特殊處理。

  有專家說(shuō),因?yàn)樵虑蛏系椭亓?,月球車更容易顛覆,所以設(shè)計(jì)時(shí)要保證不管遇到什么障礙都要讓車輪和月面接觸,這樣不容易翻車。專家稱,月球車遇到難以攀爬的障礙時(shí)會(huì)選擇繞行,這樣很少會(huì)翻車。

被卡時(shí)前腿抬起自救

  月球上可以預(yù)知的障礙有斜坡、臺(tái)階、壕溝、松軟路面等。姚燕安說(shuō),面對(duì)這些障礙,月球車一般都是輪腿復(fù)合式,在腿前腳的部位安裝輪子,類似哪吒腳踩的風(fēng)火輪。遇坡時(shí),月球車可抬腿爬行,最高爬坡30度,如遇特別艱難地段可繞行。

  2012年4月,美國(guó)勇氣號(hào)火星車被卡在火星上,月球車也面臨被卡危險(xiǎn)。如果被卡,月球車也會(huì)自救。姚燕安表示,比如輪子前后左右轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),把“前腿”抬起,會(huì)試著走出來(lái)。

  當(dāng)然,除了被卡,專家們也為月球車準(zhǔn)備了多套自救措施。姚燕安介紹,假如掉到溝里,輪腿復(fù)合式系統(tǒng)就可能伸開(kāi),試著爬上來(lái)。

新型材料要耐巨大溫差

  公開(kāi)資料顯示,月球車受到輻射加熱,極限溫度可達(dá)150℃。未受光部位,溫度則為零下130℃─零下160℃,月球夜間可達(dá)零下180℃,有些地區(qū)甚至達(dá)零下200℃。

  專家說(shuō),溫差很大易造成材料變形,所以月球車材料要做到“同性不冷焊,異性不裂斷”。

  專家解釋說(shuō),同種材料,在真空高低溫下,可能會(huì)“冷焊”粘在一起,而合金材料不同物質(zhì)會(huì)分離造成斷裂。所以,在選擇材料時(shí),必須避免這些情況。專家預(yù)計(jì),中國(guó)所用材料,可能會(huì)選擇更新的優(yōu)質(zhì)材料。

發(fā)射意義

  中國(guó)將實(shí)現(xiàn)對(duì)地外天體首次軟著陸探測(cè)

承擔(dān)任務(wù)

  2012年國(guó)防科技工業(yè)工作會(huì)發(fā)布消息稱,中國(guó)探月工程二期嫦娥三號(hào)任務(wù)已經(jīng)圓滿完成月球著陸器的懸停避障及緩速下降試驗(yàn),月球巡視器的綜合測(cè)試及內(nèi)、外場(chǎng)試驗(yàn)等各項(xiàng)驗(yàn)證性試驗(yàn),技術(shù)方案得到驗(yàn)證,該工程研制取得重大進(jìn)展。“嫦娥三號(hào)”任務(wù)是中國(guó)探月工程二期的關(guān)鍵任務(wù),將突破月球軟著陸、月面巡視勘察、月面生存、深空測(cè)控通信與遙操作、運(yùn)載火箭直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)中國(guó)首次對(duì)地外天體的直接探測(cè)。“嫦娥三號(hào)”將攜帶中國(guó)的第一臺(tái)月球車于2013年奔月,也就是說(shuō),國(guó)產(chǎn)月球車將是下一階段探月工程的亮點(diǎn)之一。

4 研制進(jìn)展

  探月工程二期嫦娥三號(hào)任務(wù)自2008年2月立項(xiàng)以來(lái),先后完成了21個(gè)月的方案設(shè)計(jì)、26個(gè)月的初樣研制和20個(gè)月的正樣研制三個(gè)階段,完成了設(shè)計(jì)分析仿真、產(chǎn)品試制生產(chǎn)、試驗(yàn)驗(yàn)證、獨(dú)立評(píng)估、質(zhì)量復(fù)查等研制建設(shè)工作。飛行產(chǎn)品基本就緒,探測(cè)器系統(tǒng)完成總裝、各種大型試驗(yàn)和出廠評(píng)審,整裝待發(fā);運(yùn)載火箭系統(tǒng)完成總裝和第一次出廠測(cè)試,可按計(jì)劃出廠。發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、地面應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)審查都已具備執(zhí)行任務(wù)能力,發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)完成了場(chǎng)區(qū)廠房、設(shè)備設(shè)施改造和靶場(chǎng)合練工作;測(cè)控系統(tǒng)完成深空站研制建設(shè)及系統(tǒng)間聯(lián)試工作;地面應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件建設(shè)、試驗(yàn)驗(yàn)證、系統(tǒng)間聯(lián)試工作已經(jīng)完成。2012年初嫦娥三號(hào)轉(zhuǎn)入初樣研制。

    中國(guó)探月工程“三步走”之第二步:登陸月球

  2012年3月13日,國(guó)防科工局確認(rèn),經(jīng)探月工程重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組會(huì)議審議,我國(guó)探月工程二期嫦娥三號(hào)任務(wù)正式由初樣研制轉(zhuǎn)入正樣研制階段。2012年5月,嫦娥三號(hào)衛(wèi)星有效載荷分系統(tǒng)在產(chǎn)品性能、技術(shù)狀態(tài)、質(zhì)量問(wèn)題、元器件、工藝、原材料、軟件/FPGA、可靠性、安全性、數(shù)據(jù)包等12個(gè)方面,接受了初樣鑒定產(chǎn)品質(zhì)量復(fù)查。復(fù)查結(jié)束后,有效載荷分系統(tǒng)將按照復(fù)查結(jié)果查漏項(xiàng)、補(bǔ)不足,確保正樣產(chǎn)品質(zhì)量。

  2012年7月初,記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)公司獲悉,嫦娥三號(hào)研制進(jìn)展順利,探測(cè)器已完成發(fā)射場(chǎng)合練,著陸器完成中心艙結(jié)構(gòu)部裝,各項(xiàng)大型試驗(yàn)和測(cè)試工作正在穩(wěn)步推進(jìn)。

  2012年8月初,嫦娥三號(hào)著陸器正式開(kāi)始了正樣階段測(cè)試。負(fù)責(zé)測(cè)試任務(wù)的五院總體部組織召開(kāi)了“嫦娥三號(hào)探測(cè)器正樣階段電測(cè)動(dòng)員會(huì)”,全面布置嫦娥三號(hào)探測(cè)器正樣電測(cè)工作。據(jù)悉,正樣的測(cè)試內(nèi)容較初樣有較大變化,測(cè)試狀態(tài)十分復(fù)雜。為了確保完成整器電測(cè)工作的問(wèn)題,該部首先加強(qiáng)策劃,借鑒試驗(yàn)隊(duì)的管理模式,加強(qiáng)保障條件落實(shí)、加強(qiáng)質(zhì)量控制、加強(qiáng)測(cè)試覆蓋性分析,加強(qiáng)數(shù)據(jù)判讀、加強(qiáng)規(guī)章制度和崗位職責(zé)的落實(shí)、加強(qiáng)過(guò)程保密與大工序交接等環(huán)節(jié)控制,確保按時(shí)完成電測(cè)任務(wù)。

  2012年11月,嫦娥三號(hào)著陸器熱試車力學(xué)試驗(yàn)工作圓滿完成。該試驗(yàn)是著陸器推進(jìn)系統(tǒng)試車試驗(yàn)前一次重要的力學(xué)性能考核,也是驗(yàn)證推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)狀態(tài)是否滿足“嫦娥三號(hào)”在軌運(yùn)行性能要求的重要前提。

  2013年5月,嫦娥三號(hào)開(kāi)始“登月”前的最后一項(xiàng)大型系統(tǒng)試驗(yàn)——熱試驗(yàn)。這也是嫦娥三號(hào)最后一項(xiàng)大型系統(tǒng)試驗(yàn)開(kāi)始。

  2013年8月28日,探月工程重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組審議批準(zhǔn)了嫦娥三號(hào)任務(wù)由研制建設(shè)階段轉(zhuǎn)入發(fā)射實(shí)施階段。嫦娥三號(hào)探測(cè)器將于今年底由西昌衛(wèi)星發(fā)射中心擇機(jī)發(fā)射。[9]2013年9月11日凌晨,嫦娥三號(hào)探測(cè)器各部件被裝上貨運(yùn)拖車,從航天科技集團(tuán)所屬五院出發(fā),運(yùn)往首都機(jī)場(chǎng)。之后,嫦娥三號(hào)探測(cè)器搭乘大型專用貨機(jī)運(yùn)抵西昌。

發(fā)射時(shí)間

  全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)空間技術(shù)研究院空間科學(xué)與深空探測(cè)首席專家葉培建接受新華社記者專訪時(shí)透露,嫦娥三號(hào)將于2013年在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射,并將實(shí)現(xiàn)月面軟著陸。

  他說(shuō),帶“腿”帶輪子的嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)是一種全新的航天器,也是中國(guó)第一次研制,技術(shù)難度很大。“嫦娥三號(hào)面臨的最大難度是如何穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)落在月球上。”葉培建說(shuō),必須是軟著陸,不能硬撞,但軟著陸不能使用降落傘,因?yàn)樵虑蚴钦婵眨荒苁且贿吔德?,一邊用反推力把發(fā)動(dòng)機(jī)的速度降下來(lái)。

  他認(rèn)為,通過(guò)攻關(guān),相信嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器將實(shí)現(xiàn)一系列技術(shù)突破,以保證順利完成探月工程二期“落”月任務(wù),即實(shí)施月面軟著陸和巡視勘察。

  “2013年左右,嫦娥三號(hào)將實(shí)現(xiàn)中國(guó)月球著陸器著陸月球的目標(biāo)。”葉培建透露,嫦娥三號(hào)預(yù)選著陸區(qū)共有5個(gè):虹灣、酒海、濕海、開(kāi)普勒和阿里斯基撞擊坑,第一次任務(wù)時(shí),虹灣地區(qū)是首選,這個(gè)地區(qū)較平坦,光照好,易觀測(cè)。

  葉培建表示,嫦娥三號(hào)著陸器將攜帶7臺(tái)科學(xué)儀器,還有幾臺(tái)照相機(jī),進(jìn)行不同的科學(xué)探測(cè)任務(wù),能夠拍攝地球和地球以外的天體;月球車則攜帶8臺(tái)儀器,包括全景相機(jī)、測(cè)月雷達(dá)等。月球車在月球上將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)拐彎、自動(dòng)選擇路線、自動(dòng)爬坡、自動(dòng)避開(kāi)障礙,然后自己或經(jīng)著陸器把數(shù)據(jù)傳輸回地球。

  2013年8月,國(guó)家國(guó)防科工局探月與航天工程中心主任李本正透露,“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星將于2013年12月發(fā)射,其攜帶的“中華牌月球車”將可在月球工作三個(gè)月到半年,之后永遠(yuǎn)留在月球。[11]2013年8月28日,從國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局獲悉,探月工程重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組召開(kāi)第十一次會(huì)議暨嫦娥三號(hào)任務(wù)進(jìn)場(chǎng)動(dòng)員會(huì),審議批準(zhǔn)了嫦娥三號(hào)任務(wù)由研制建設(shè)階段轉(zhuǎn)入發(fā)射實(shí)施階段。嫦娥三號(hào)探測(cè)器將于今年年底由西昌衛(wèi)星發(fā)射中心擇機(jī)發(fā)射。

發(fā)射地點(diǎn)

  外界猜測(cè),如果條件成熟,嫦娥三號(hào)探月衛(wèi)星或許會(huì)移至海南航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射。海南航天發(fā)射場(chǎng)建成后,將成為中國(guó)繼酒泉、太原、西昌之后的第四個(gè)衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng),也將是中國(guó)發(fā)射條件最優(yōu)越的發(fā)射場(chǎng)。由于已建成使用的3個(gè)發(fā)射場(chǎng)不是戈壁沙漠就是黃土高原,再就是深山老林,其運(yùn)輸條件很難滿足未來(lái)5米直徑大型運(yùn)載火箭的轉(zhuǎn)場(chǎng)需要,而通過(guò)海上運(yùn)輸,此難題便迎刃而解。“嫦娥三號(hào)”有望于2013年發(fā)射,而于2009年9月開(kāi)建的海南航天發(fā)射場(chǎng)也稱將在2013至2014年間建成并投入使用,加之該發(fā)射場(chǎng)又是由西昌衛(wèi)星發(fā)射中心承建,所以外界一度認(rèn)為“嫦娥三號(hào)”有望在海南發(fā)射。

  其實(shí)嫦娥三號(hào)的真正發(fā)射地點(diǎn)是在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心。2013年8月28日,中國(guó)國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局對(duì)外宣布,探月工程重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組當(dāng)天召開(kāi)第十一次會(huì)議暨嫦娥三號(hào)任務(wù)進(jìn)場(chǎng)動(dòng)員會(huì),審議批準(zhǔn)了嫦娥三號(hào)任務(wù)由研制建設(shè)階段轉(zhuǎn)入發(fā)射實(shí)施階段。嫦娥三號(hào)探測(cè)器將于今年年底在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心擇機(jī)發(fā)射。

突破

  據(jù)了解,“嫦娥三號(hào)”是我國(guó)第一個(gè)月面軟著陸探測(cè)器,開(kāi)展著陸器懸停、避障、降落及月面巡視勘察,還將突破在嚴(yán)酷環(huán)境下生存以及深空測(cè)控通信等關(guān)鍵技術(shù)。有關(guān)負(fù)責(zé)人表示,“嫦娥三號(hào)”任務(wù)的實(shí)施,將使中國(guó)航天相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)巨大跨越。

  據(jù)了解,嫦娥三號(hào)已經(jīng)完成總裝,正在總裝測(cè)試大廳進(jìn)行電測(cè)試,嫦娥三號(hào)上的產(chǎn)品已經(jīng)陸續(xù)組裝到衛(wèi)星上,各個(gè)單機(jī)組合以后,互相之間的性能是否匹配,組成一個(gè)探測(cè)器后性能是否滿足預(yù)期設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求,要進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。

  據(jù)專家介紹,由于要實(shí)現(xiàn)落月任務(wù),嫦娥三號(hào)的結(jié)構(gòu)與嫦娥一號(hào)和二號(hào)有所不同,包括兩個(gè)系統(tǒng),一個(gè)是著陸器,另一個(gè)是巡視器,也就是俗稱的月球汽車。發(fā)射升空后,著陸器帶著巡視器經(jīng)過(guò)奔月、環(huán)月后,最后著陸于月球表面。

  據(jù)了解,除了敏感器和自主導(dǎo)航儀器外,還有降落時(shí)用的大推力發(fā)動(dòng)機(jī)、著陸緩沖機(jī)構(gòu)等都是新研制的產(chǎn)品,這些新研制的產(chǎn)品比例超過(guò)80%。

最后準(zhǔn)備

  “嫦娥”這個(gè)美麗的名字,一直以來(lái)都寄托著人們對(duì)月亮的無(wú)限向往,因此“嫦娥奔月”的神話在民間流傳了幾千年。如今,登九天攬?jiān)聦⒉辉僦皇莻髡f(shuō),甚至已經(jīng)可以掐指計(jì)算。日前,中國(guó)航天科技集團(tuán)公司的科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在為嫦娥三號(hào)探測(cè)器這位美麗“姑娘”的奔月之旅,做著最后的準(zhǔn)備。

  四月的北京,天氣已經(jīng)轉(zhuǎn)暖,和煦的春風(fēng)撲面而來(lái),帶給人們無(wú)限愜意。

  可是,在北京唐家?guī)X的五院衛(wèi)星總裝試驗(yàn)大廳(以下簡(jiǎn)稱AIT大廳)內(nèi),卻是另一番景象——恒溫恒濕的高凈度空氣中,彌漫著一股緊張的氣氛。技術(shù)人員們忙碌的身影讓人感覺(jué)到,這里的工作緊張而有序。

  在AIT大廳內(nèi),五院總裝與環(huán)境工程部的試驗(yàn)人員們正在進(jìn)行嫦娥三號(hào)探測(cè)器的熱試驗(yàn)準(zhǔn)備工作,通過(guò)本次試驗(yàn)來(lái)最終確認(rèn)其能否忍受在奔月、落月過(guò)程中所要承受的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

  在月球上,受光部位的極限溫度可達(dá)150℃,未受光部位的溫度則為-130℃~-60℃,而到了夜間,溫度會(huì)降到-180℃,有些地區(qū)甚至低至-200℃。為了使嫦娥三號(hào)能夠承受這樣惡劣的環(huán)境考驗(yàn),所做的一切準(zhǔn)備都顯得至關(guān)重要。

  在AIT大廳里,嫦娥三號(hào)這一原本大家想象中的“淑女”,看起來(lái)更像是一位威風(fēng)凜凜、身披“金甲圣衣”的將軍。

  原來(lái),為了能夠更加真實(shí)地模擬太空環(huán)境,技術(shù)人員為她穿上了一件“盔甲”——這件“盔甲”由3000余片外熱流以及中、高、低溫多層組件編織而成。

  嫦娥三號(hào)將穿著這身“盔甲”在真空熱模擬試驗(yàn)器內(nèi)待上40多天,期間將接受高溫炙烤和低溫寒冷這樣冰火兩重天的考驗(yàn)。

  熱試驗(yàn)開(kāi)始之前,在現(xiàn)場(chǎng)指揮人員的口令下,所有試驗(yàn)人員全神貫注、各司其職,根據(jù)指揮崗的調(diào)動(dòng),小心翼翼地將嫦娥三號(hào)探測(cè)器輕輕吊起。

  只見(jiàn)嫦娥三號(hào)緩緩升到廠房30米的高空,大有“身披金甲圣衣,腳踏七彩祥云”的架勢(shì)。

  在高空短暫懸停調(diào)整后,嫦娥三號(hào)探測(cè)器被輕輕地放入試驗(yàn)器中。

  從側(cè)面看過(guò)去,“嫦娥”置身于漆黑的環(huán)境,仿佛進(jìn)入了傳說(shuō)中的“廣寒宮”。而就是在這里,她將開(kāi)始她登月前的最后一項(xiàng)大型系統(tǒng)試驗(yàn)——熱試驗(yàn)。

  “熱試驗(yàn)將分為兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段是著陸器和巡視器一起進(jìn)行試驗(yàn);第二階段這兩個(gè)部分將分別進(jìn)行試驗(yàn)。與以往不同,此次嫦娥三號(hào)探測(cè)器將實(shí)現(xiàn)月球軟著陸和巡視探測(cè)的新任務(wù)。”嫦娥三號(hào)調(diào)度田帥向記者介紹道。

  未來(lái),當(dāng)嫦娥三號(hào)探測(cè)器著陸月球之后,巡視器——也就是人們常說(shuō)的“月球車”,將在月球表面巡游,著陸器則定點(diǎn)守候。

  巡視器需要完成為期90天的月球探測(cè)任務(wù),并抓取月壤在巡視器內(nèi)進(jìn)行分析,之后將得到的有關(guān)數(shù)據(jù)直接傳回地球。在這90天內(nèi),巡視器巡游的范圍可達(dá)到5平方公里。

  另外,值得一提的是,此次嫦娥三號(hào)著陸器上攜帶的極紫外月基天文望遠(yuǎn)鏡、極紫外相機(jī),以及巡視器上攜帶的測(cè)月雷達(dá),都是世界月球探測(cè)史上的創(chuàng)舉。

  “嫦娥三號(hào)探測(cè)器將首次獲得月球降落和巡視區(qū)的地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造等信息,還將首次實(shí)現(xiàn)月夜生存。這將是我國(guó)探月‘三步走’戰(zhàn)略中極為關(guān)鍵的一步,她的表現(xiàn)值得我們期待。”嫦娥三號(hào)總設(shè)計(jì)師孫澤洲充滿信心地說(shuō)。

5 技術(shù)創(chuàng)新

  嫦娥三號(hào)衛(wèi)星(11張)2010年6月,中科院院士、中國(guó)繞月工程首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠(yuǎn)透露,計(jì)劃于2013年發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星將實(shí)現(xiàn)軟著陸、無(wú)人探測(cè)及月夜生存等技術(shù)創(chuàng)新。

  中國(guó)國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局7月底曾表示,中國(guó)探月工程嫦娥三號(hào)任務(wù)正樣研制進(jìn)展順利,2013年下半年擇機(jī)發(fā)射。

  他表示,嫦娥三號(hào)創(chuàng)新性將主要體現(xiàn)為中國(guó)首次實(shí)現(xiàn)在地外天體表面無(wú)人自動(dòng)巡視、首次實(shí)現(xiàn)探測(cè)器月夜生存、首次建立覆蓋火星探測(cè)范圍的測(cè)控通信網(wǎng)、首次自主開(kāi)展月面就位科學(xué)探測(cè)等4個(gè)方面。

  每年的10月4日至10日是聯(lián)合國(guó)設(shè)立的世界空間周,中國(guó)宇航學(xué)會(huì)北京舉行2012年世界空間周科普?qǐng)?bào)告會(huì),歐陽(yáng)自遠(yuǎn)在科普?qǐng)?bào)告中說(shuō),嫦娥三號(hào)任務(wù)的技術(shù)目標(biāo)包括掌握地月轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射技術(shù)、突破月球軟著陸技術(shù)、突破月面巡視技術(shù)、掌握探測(cè)器間相互通信技術(shù)、試驗(yàn)月夜生存技術(shù),其主要科學(xué)任務(wù)是月面地形地貌探測(cè)、月壤綜合探測(cè)、月球動(dòng)力學(xué)研究和空間天氣探測(cè)與研究。

  據(jù)中國(guó)探月工程領(lǐng)導(dǎo)小組高級(jí)顧問(wèn)、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)自遠(yuǎn)介紹,即將于2013年左右發(fā)射的嫦娥三號(hào)探測(cè)器有三大亮點(diǎn)。在嫦娥三號(hào)配置的多種科學(xué)探測(cè)儀器中,有三臺(tái)儀器都將實(shí)現(xiàn)國(guó)際上首次科學(xué)探測(cè)。

  1.在著陸器的頂部安裝了一臺(tái)近紫外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,將實(shí)現(xiàn)國(guó)際上首次利用月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)展重要天體光變的長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)和低銀道帶的巡天觀測(cè)。主要監(jiān)測(cè)致密雙星、活動(dòng)星系核、短周期脈動(dòng)變星等。

  2.在著陸器的頂部安裝了一臺(tái)極紫外相機(jī),將對(duì)地球周圍的等離子體層產(chǎn)生的30.4nm輻射進(jìn)行全方位、長(zhǎng)期的觀測(cè)研究。這是國(guó)際上首次在月面上利用極紫外相機(jī)對(duì)地球空間等離子體層實(shí)施大視域一次性的極紫外成像,從整體上探測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)和地磁擾動(dòng)對(duì)地球空間等離子層極紫外輻射的影響,研究等離子層在空間天氣過(guò)程中的作用,并能提高我國(guó)空間環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)能力。

  3.在月球車的底部安裝一臺(tái)測(cè)月雷達(dá),這是國(guó)際上首次直接探測(cè)30米深度內(nèi)月壤層的結(jié)構(gòu)與厚度和數(shù)百米深度內(nèi)月殼淺層的結(jié)構(gòu)。

月夜生存

  月球晚上的溫度是零下180℃,而且一天黑就是半個(gè)月,如果不能持續(xù)提供能源,保證一定溫度,所有的儀器都會(huì)凍壞,唯一能滿足這種要求的是原子能電池,可連續(xù)工作30年,這項(xiàng)技術(shù)中國(guó)已經(jīng)攻克。

軟著陸

  軟著陸是踏上另一個(gè)星球進(jìn)行實(shí)地科學(xué)探測(cè)的第一步,是所有探測(cè)活動(dòng)中最為重要的環(huán)節(jié)。軟著陸方式分為

  降落傘式,緩沖氣墊式和火箭反推式三類。歐陽(yáng)自遠(yuǎn)介紹,在月球表面降落從某種程度上說(shuō)比在火星降落要難的多。月球上由于它沒(méi)有大氣,是真空狀態(tài),所以降落傘是不能用的,氣墊也沒(méi)辦法,它外面是真空,氣墊它會(huì)極度的膨脹的很快,唯一的一個(gè)選擇就是整個(gè)的降落的過(guò)程完全用著陸器底下的發(fā)動(dòng)機(jī)往反方向在底下往上推,減少著陸器的下降速度。而這種軟著陸方式對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù),月球著陸器的姿態(tài)控制技術(shù)都提出了很高的要求。嫦娥三號(hào)在月表著陸主要分為探測(cè)器接近月面、軟著陸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、著陸撞擊直至穩(wěn)定三個(gè)階段。大概一直下降到100米高度的時(shí)候我們要懸停,就停在那兒了。嫦娥三號(hào)的著陸器確實(shí)有很好的功能,有智能,它對(duì)月球表面就看得很清楚了,它來(lái)選擇自己挪動(dòng)一點(diǎn)位置,看到底下是特別特別平緩的地方,它就會(huì)決定在這個(gè)地方下降,完全可以控制。軟著陸就進(jìn)行到了第二個(gè)階段。除主發(fā)動(dòng)機(jī)外,軟著陸發(fā)動(dòng)機(jī)降開(kāi)始工作。控制人員就在它下降的過(guò)程當(dāng)中發(fā)動(dòng)機(jī)反推,這個(gè)當(dāng)然都算好了,用多大的能量,發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火多少時(shí)間,慢慢慢慢讓它降下來(lái),最后到達(dá)距月面4米高的地方,那就是比一層樓高一點(diǎn)吧,把所有的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)掉。再開(kāi)的話,月面上的塵埃、灰塵都會(huì)把它吹起來(lái),這樣的話要影響以后的工作,也影響安全,所以到了4米高的時(shí)候讓它的速度達(dá)到零,然后把所有的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)掉,4米高就讓它自己掉下來(lái),就是自由落體了,當(dāng)然能確保著陸器上所攜帶的東西以及月球車能夠完整的,完好的,安全的降落在月球表面。

  嫦娥三號(hào)月球著陸器的懸停避障、緩速下降、分階段軟著陸等多項(xiàng)關(guān)鍵試驗(yàn)已經(jīng)圓滿完整,整套技術(shù)方案也得到了驗(yàn)證。

  降落地點(diǎn):嫦娥三號(hào)預(yù)定的登錄地點(diǎn)是北緯44度的虹灣,是在雨海西北擴(kuò)展


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