嫦娥三號(hào)巡視器和著陸器
8月29日，國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局對(duì)外權(quán)威發(fā)布，探月工程重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組當(dāng)天審議批準(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。密切關(guān)注中國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的人們都知道，這則消息意味著“嫦娥”奔月正式進(jìn)入倒計(jì)時(shí)階段。
從該消息發(fā)布的當(dāng)晚起，我們遙望天上的那輪明月時(shí)，心中無(wú)數(shù)自由飛翔的夢(mèng)想中無(wú)疑又有一個(gè)觸手可及。今天的我們無(wú)疑是幸運(yùn)的，因?yàn)榧磳⒂袡C(jī)會(huì)見(jiàn)證民族數(shù)千年的夙愿成真的歷史性時(shí)刻，盡管距離黑頭發(fā)、黃皮膚的中國(guó)人真正登臨“廣寒宮”還有一段很長(zhǎng)的路。
精挑細(xì)選著陸區(qū)
我國(guó)探月工程分為“繞、落、回”三步走，其中嫦娥三號(hào)是實(shí)現(xiàn)第二步“落”的關(guān)鍵。所謂“落”，就是發(fā)射月球軟著陸器，并攜帶月球巡視器（俗稱月球車），在著陸器區(qū)附近進(jìn)行就位探測(cè)，這一階段將主要突破在地外天體上實(shí)施軟著陸技術(shù)和自動(dòng)巡視勘測(cè)技術(shù)。在人類進(jìn)行的月球與深空探測(cè)活動(dòng)中，環(huán)繞探測(cè)、軟著陸探測(cè)和巡視勘察是最主要的探測(cè)手段，軟著陸更是踏上另一個(gè)星球進(jìn)行實(shí)地科學(xué)探測(cè)的第一步，從獲取探測(cè)數(shù)據(jù)的直接性和豐富性上來(lái)說(shuō)，軟著陸和巡視勘察是其它探測(cè)形式所不能替代的，在月球與深空探測(cè)技術(shù)發(fā)展中的有非常重要的地位。
嫦娥三號(hào)總指揮、總設(shè)計(jì)師顧問(wèn)葉培建介紹說(shuō)，嫦娥三號(hào)由軟著陸器和巡視器組成，為保證其在月面成功實(shí)現(xiàn)軟著陸，并順利開(kāi)展科學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們從多方面著手：一是科學(xué)設(shè)計(jì)。巡視勘察器設(shè)計(jì)在著陸器頂端，而著陸器有4條用于減輕著陸緩沖力的“腿”，而自動(dòng)巡視器有6個(gè)輪子，能在月面上靈活機(jī)動(dòng)地行駛；二是精心選擇著陸區(qū)。理想的著陸區(qū)當(dāng)然是地勢(shì)平坦、通訊暢通的地方。根據(jù)嫦娥二號(hào)對(duì)月觀測(cè)的數(shù)據(jù)和拍攝精度達(dá)1米的圖片，月球虹灣地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，有典型性，具有很高的科考價(jià)值。更為重要的是，那是一個(gè)地勢(shì)平坦的大平原，著陸安全性好，是首選之地；三是進(jìn)行大量試驗(yàn)驗(yàn)證。針對(duì)嫦娥三號(hào)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，相關(guān)團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行大量試驗(yàn)。比如，月球車除在室內(nèi)月球模擬基地行走過(guò)外，還在特選的大沙漠中做過(guò)各項(xiàng)試驗(yàn)。
虹灣，又名“彩虹灣”。當(dāng)我們仰望夜空時(shí)，就能看到月球上有大面積的暗黑色區(qū)域，那就是月海。月海并不是真正意義上的海，而是由類似地球玄武巖的巖石組成的平原，月海伸向月“陸地”部分稱為月灣和月沼，虹灣就是月球的月灣之一。據(jù)探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁介紹，著陸首選地虹灣位于月球北緯43度左右、西經(jīng)31度左右，南北長(zhǎng)約100公里、東西長(zhǎng)約300公里。
開(kāi)展精確測(cè)控
如何對(duì)距離我們38萬(wàn)多公里外的嫦娥三號(hào)進(jìn)行精確測(cè)控，使其在月球上順利行進(jìn)和開(kāi)展相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)疑是一個(gè)很大挑戰(zhàn)。北京航天飛控中心總工程師周建亮介紹說(shuō)，我國(guó)科學(xué)家在超遠(yuǎn)距離測(cè)控方面進(jìn)行了一系列創(chuàng)新，其中值得稱道的是給嫦娥三號(hào)巡視器安裝了3對(duì)相機(jī)。這些相機(jī)就相當(dāng)于巡視器的3對(duì)眼睛，它們拍攝的照片傳輸給地面飛行控制中心，地面人員利用這些照片就可以恢復(fù)月球表面的三維地形，據(jù)此進(jìn)行路徑規(guī)劃，把路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)發(fā)送給巡視器，使其按照設(shè)計(jì)和規(guī)劃行進(jìn)和開(kāi)展科學(xué)試驗(yàn)。
與嫦娥二號(hào)的遠(yuǎn)程測(cè)控相比，我國(guó)科學(xué)家目前擁有更先進(jìn)的觀測(cè)手段為依據(jù)。比如，我國(guó)2012年建成了亞洲最大的全方位可轉(zhuǎn)動(dòng)射電望遠(yuǎn)鏡——65米射電望遠(yuǎn)鏡，通過(guò)它能觀測(cè)到百億光年外的天體。它將大大提高對(duì)月觀測(cè)的精度，進(jìn)一步提高測(cè)控精度。據(jù)悉，科研人員這目前正在對(duì)該射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行調(diào)試，將參與今年年底的嫦娥三號(hào)探月工程的觀測(cè)任務(wù)。具體來(lái)說(shuō)，其任務(wù)主要包括探月測(cè)軌、觀測(cè)落月、著陸等過(guò)程，以及月球車開(kāi)出以后對(duì)著陸器和月球車之間的距離進(jìn)行精密的測(cè)量。
承前啟后探測(cè)深空
嫦娥二號(hào)是二期工程先導(dǎo)星，不僅承擔(dān)著為月面軟著陸驗(yàn)證部分關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)后續(xù)預(yù)選著陸區(qū)實(shí)施精確探測(cè)的任務(wù)，而且擔(dān)負(fù)進(jìn)一步開(kāi)展深空探測(cè)的使命。2011年6月9日下午4時(shí)50分05秒，嫦娥二號(hào)飛離月球軌道，飛向150萬(wàn)公里外的第2拉格朗日點(diǎn)進(jìn)行深空探測(cè)。2013年7月14日1時(shí)許，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星與地球間距離突破5000萬(wàn)公里，再次刷新“中國(guó)高度”，并繼續(xù)向更遠(yuǎn)的深空飛行。與嫦娥二號(hào)相比，嫦娥三號(hào)并不承擔(dān)進(jìn)一步探索深空的任務(wù)，也就是說(shuō)，完成任務(wù)后它將繼續(xù)留守月球。而嫦娥四號(hào)是嫦娥三號(hào)的備份星，主要任務(wù)是接著嫦娥三號(hào)著陸月球表面、繼續(xù)更深層次更加全面地科學(xué)探測(cè)月球地質(zhì)、資源等方面的信息，完善月球的檔案資料。
據(jù)葉培建介紹，就在嫦娥三號(hào)飛天準(zhǔn)備工作緊鑼密鼓展開(kāi)的時(shí)候，無(wú)人月球探測(cè)的第三步驟采樣返回已有序開(kāi)展。他說(shuō)：“嫦娥五號(hào)落月后將會(huì)從月球上采集樣品并返回地球，那將會(huì)突破月面采樣、月面起飛上升、月球軌道交會(huì)對(duì)接和從月球返回等技術(shù)。中國(guó)的航天技術(shù)就會(huì)有更大的提升。”據(jù)悉，嫦娥五號(hào)的探月裝置太重太大，需要研制新火箭進(jìn)行發(fā)射。目前新的長(zhǎng)征五號(hào)火箭已在研制。由于新火箭直徑太大，火車、汽車均無(wú)法運(yùn)輸，只能用船運(yùn)到海南文昌新的發(fā)射場(chǎng)。
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