????此次探月任務成功的標志,就是探測器安全著陸月面,巡視器成功轉(zhuǎn)移到月面并行駛,著陸器和巡視器完成互拍并獲得圖像,即“落下去,走起來”。
12月2日1時30分,嫦娥三號發(fā)射。在隨后的十來天時間里,嫦娥三號將通過奔月、繞月,最終落月。本報記者專訪了探月工程二期嫦娥三號任務探測器系統(tǒng)總設(shè)計師孫澤洲。
經(jīng)過12分鐘動力下降過程,實現(xiàn)月面軟著陸
????記者:請介紹一下這次嫦娥三號任務的概況。
????孫澤洲:任務過程大致是這樣的:運載火箭先將探測器運送到地月轉(zhuǎn)移軌道。在這個過程中,需要進行1—3次中途修正。
????隨后,探測器進行近月制動進入圓形軌道,并進一步調(diào)整為橢圓軌道,為后續(xù)動力下降段提供準備。
????此后,探測器將在飛行4—5天后,在近月點15公里處開始進入動力下降。下降過程持續(xù)12分鐘左右,并最終實現(xiàn)嫦娥三號探測器的月面軟著陸。
????探測器包括著陸器和巡視器(月球車)。著陸后,探測器將擇機釋放月球車,著陸器開展就位探測,月球車開展巡視勘察。
????概括來說,任務成功的標志是,探測器安全著陸月面,巡視器成功轉(zhuǎn)移到月面并行駛,著陸器和巡視器完成互拍并獲得圖像,即“落下去,走起來”。
????記者:探測器是嫦娥三號任務五大系統(tǒng)中的核心系統(tǒng),它的構(gòu)成是怎樣的,承擔什么任務?
????孫澤洲:整個嫦娥三號探測器由著陸器和巡視器兩部分組成,主要任務是兩個:實施月面軟著陸和實施在月面的巡視勘查。
????探測器落月之前,巡視器是不工作的,它作為一個載荷,固定在著陸器的頂部。整個前期的飛行和動力下降過程,以及實施軟著陸任務都是由著陸器來完成。到月面之后,著陸器和巡視器配合,把巡視器釋放到月面上,成為兩個獨立的探測器,在月面開展各自的科學探測任務。除了巡視器在月面進行巡視勘查之外,著陸器上也攜帶著載荷在月面進行探測。
????巡視器在月面完成的任務包括利用測月雷達、全景相機等有效載荷進行科學探測任務。著陸器則利用極紫外相機、月基光學望遠鏡等有效載荷進行探測。此外,著陸器和巡視器還搭載了工程載荷,進行對月面等方面的測量,為后續(xù)的月球探測任務做一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累。
落月比繞月需要更精細的環(huán)境數(shù)據(jù)來提供支持
????記者:嫦娥三號探測器和之前的嫦娥一號衛(wèi)星、嫦娥二號衛(wèi)星有何不同?
????孫澤洲:進入15乘100公里軌道之前,應該說嫦娥三號的飛行過程和嫦娥二號的飛行過程是基本一致的,有很好的繼承性。之后的飛行過程會有很大的不同。距離月面15公里之后的動力下降過程,就完全是嫦娥三號面臨的新任務。在12分鐘的落月過程中,要靠探測器自身的敏感器對月進行測距、測速以及障礙識別,來完成整個動力下降的自主導航與控制,完成軟著陸。也就是說,整個軟著陸過程基本是靠探測器自主完成的。
????從產(chǎn)品角度講,嫦娥三號和嫦娥二號、嫦娥一號的整個平臺,包括設(shè)備、系統(tǒng)的功能,都有非常大的區(qū)別。有一定的技術(shù)可以繼承,但總的來說全都是新的。
????記者:嫦娥三號任務是我國首次在地球外實行軟著陸和月面巡視勘察,我們在做探測器頂層設(shè)計和統(tǒng)籌工作時,有哪些新的考慮?
????孫澤洲:嫦娥三號的任務是在月面進行軟著陸,因此,除了空間環(huán)境、月球紅外普照等因素以外,對探測器影響比較直接的還是月表的地形地貌以及月塵等環(huán)境因素,尤其是地形地貌。過去發(fā)射的航天器都是繞月飛行,我們對環(huán)境知道一個宏觀的情況,就可以滿足工程設(shè)計的需要。但嫦娥三號需要更精細的環(huán)境數(shù)據(jù)來提供對任務設(shè)計的支持。
????以上這些因素對我們的探測器設(shè)計提出了兩方面的新要求:一是盡最大可能去認識月面的環(huán)境,二是在設(shè)計上想辦法降低環(huán)境的不確定性帶來的風險。
月球地形地貌不確定是本次任務最大風險
????記者:嫦娥三號探測器的研制在技術(shù)上有哪些創(chuàng)新和突破?
????孫澤洲:整個探測器新研制產(chǎn)品比例達到80%,從技術(shù)來講,有多個方面的創(chuàng)新和突破:
????首先是總體優(yōu)化設(shè)計,主要表現(xiàn)在三個方面:一是為了完成月面軟著陸任務,通過建立月表地形地貌的、月壤的很多模型,構(gòu)建一個地面的仿真驗證系統(tǒng),為分析驗證提供相應的工具和手段;二是由于整個探測器受到發(fā)射重量的嚴格約束,整個系統(tǒng)都進行了小型化和集成化的設(shè)計;三是在系統(tǒng)上有一些功能互用等設(shè)計方法的應用,一方面照顧了輕、小型化的要求,同時還要保證系統(tǒng)的可靠性。
????第二是推進系統(tǒng),我們?yōu)閯恿ο陆颠^程研制了我國航天器歷史上第一臺變推力發(fā)動機。
????此外,在著陸器的導航與控制、著陸緩沖機構(gòu)、熱控分系統(tǒng)、巡視器的移動、巡視器的自主導航與控制以及遙操作和科學載荷方面,也有很多創(chuàng)新。
????我覺得,整個嫦娥三號任務的技術(shù)難度也都體現(xiàn)在這些方面。
????記者:在嫦娥三號任務中,最大的風險來自哪些方面?
????孫澤洲:風險表現(xiàn)在三個方面。第一,整個產(chǎn)品的狀態(tài)都比較新。新產(chǎn)品比例多了之后,這種設(shè)備或者產(chǎn)品本身質(zhì)量的風險性比其他的型號相對來說會大一些。但是,全新的產(chǎn)品不代表就一定質(zhì)量不高,或者可靠性不高,這是辯證統(tǒng)一的。
????第二,嫦娥三號任務很多關(guān)鍵的動作和關(guān)鍵的環(huán)節(jié),都是一次性的、短暫的,并且是唯一的。這個動作只能在這時刻做,開弓沒有回頭箭,沒有說退回來,恢復到一個狀態(tài)再走。比如動力下降,一旦15公里開始往下走了,就必須要一直落到月面,這也是任務的特點所決定的。
????第三,地形地貌環(huán)境的不確定性,應該說是嫦娥三號最大的潛在風險。最終落的那個區(qū)域的地形對任務成功與否影響很大。
????雖然風險大,但我們還是有信心的。首先,新產(chǎn)品有新產(chǎn)品的好處。新產(chǎn)品在設(shè)計上,還是有基礎(chǔ)的。并且,隨著整個行業(yè)的質(zhì)量管理水平的提高,新產(chǎn)品在初始設(shè)計的時候,某些設(shè)計環(huán)節(jié)考慮得會更充分一些,因此在設(shè)計上本身固有的可靠性也就會得到相應的保證。
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