此刻,嫦娥三號翱翔在浩瀚太空,接下來的旅程備受關注。嫦娥三號是我國航太領域迄今最複雜、難度最大的任務,需要攻克的關鍵技術多、技術跨度大、實施風險高。
記者3日從嫦娥三號探測器的抓總研製單位——中國航太科技集團空間技術研究院了解到,嫦娥三號研製團隊迎難而上,集智攻關,在著陸減速、著陸段的自主導航控制、著陸衝擊的緩衝、月面熱控保障、月面移動、月面巡視過程的自主導航與遙操作控制等六大方面,突破並掌握了一大批具有自主智慧財產權的核心技術和關鍵技術,為“三姑娘”保駕護航。
變推力發動機破解著陸減速難題
航太科技集團專家介紹,發射升空後,嫦娥三號向著月球一路飛奔,直到設計師精心選擇的動力下降點。此時,如果繼續飛速前進,嫦娥三號在著陸時就可能一頭撞在月球上。因此,必須讓它慢下來。
月球表面無大氣。因此,嫦娥三號無法利用氣動減速的方法著陸,只能靠自身推進系統減小約1.7公里/秒的速度,在此過程中探測器還要進行姿態的精確調整,不斷減速以便在預定區域安全著陸。為了保證著陸過程可控,研製團隊經過反覆論證,提出“變推力推進系統”的設計方案,研製出推力可調的7500N變推力發動機,經過多次點火試車和相關試驗驗證,破解著陸減速的難題。
GNC系統新技術助力著陸段自主導航控制
中國空間技術研究院著陸器GNC(制導導航與控制)系統主任設計師介紹,探測器動力下降過程是一個時間較短、速度變化很大的過程,無法依靠地面實時控制。對此,GNC系統設計了專門的敏感器,進行對月測速、測距和地形識別,確保探測器在著陸段自主制導、導航與控制。
著陸緩衝系統為軟著陸提供牢固支撐
當探測器著陸在月面時,著陸器撞擊月面會形成較大的衝擊,巨大的衝擊力不僅可能造成探測器出現翻倒的可能,而且會激揚起月塵,對著陸器造成一定危害並影響任務成敗,同時由於月球表面覆蓋著一層鬆軟且崎嶇不平的月壤,這些都給著陸帶來了困難。
對此,研製團隊充分考慮了月壤物理力學特性對著陸衝擊、穩定性的影響以及月塵的理化特性等,採用特殊的材料、設計和工藝,研製出全新的著陸緩衝系統,解決上述難題,確保探測器實施軟著陸過程中,在一定姿態範圍內不翻倒、不陷落,併為探測器工作提供牢固的支撐。
全球首創熱控技術確保月面生存
月球表面光照條件變化大,晝夜溫差超過300℃,白晝時溫度高達150℃,黑夜時溫度急劇下降到-180℃。在長達地球14天的晝、夜裏,探測器面臨著月晝高溫下的熱排散問題和月夜沒有太陽能可利用情況下如何保證溫度環境的問題。為了能夠應付極端溫度條件下的惡劣環境,嫦娥三號採用了全球首創的熱控兩相流體回路以及此前從未在星上用過的可變熱導熱管,攻克月面生存的難題。
巡視器移動設計與試驗解決月面移動難題
月面覆蓋著厚度不等的月壤層,並存在大小不等的月坑和岩石,其物理力學特性和月表地形都與巡視器移動性能直接相關,如何選擇移動系統構形參數,開展地面移動性能試驗,在月面環境下保證正常工作,都是巡視器總體設計必須破解的問題。對此,巡視器在總體設計之初,就選取了六輪式、搖臂懸架方案,並經特殊設計和有關地面移動性能試驗、內外場試驗等,具備了前進、後退、原地轉向以及爬坡、越障能力,解決了月面移動的難題。
月面巡視自主導航與遙操作控制為巡視勘察清掃障礙
為了能夠在複雜月面環境中實現遠距離行駛,安全到達指定位置,並保障自身的安全和穩定工作,巡視器通過自主導航控制解決月面環境感知、障礙識別、局部路徑規劃及多輪運動協調控制的難題。
此外,由於巡視器月面運作過程是一個器地交互、地面持續支援的過程,與以往航太器在軌測控工作模式有著明顯的不同。怎麼辦?設計一種與巡視任務相匹配的在軌運作操作新模式是必須解決的難題。對此,研製團隊迅速組織人馬,開展方案設計,經過無數次計算、論證、試驗……終於開發出滿足巡視任務的地面任務支援與遙作業系統,為巡視器順利開展月面巡視勘察任務清掃障礙。
[ 責任編輯：尹賽楠 ]
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