江南app网址

打印

解析嫦娥三号任务全过程

发射

相比嫦娥一号、二号火箭推力要求更大

对于火箭发射环节探月工程高级顾问栾恩杰对新浪网表示,“国家如果下决心要推动探月发展,首要条件是一定要把运载搞上去,一定要把可载人的运载搞上去,这是基础条件”。

据知,由于嫦娥三号探测器将直接被发送至近地点约200公里,远地点约38万公里的地月转移轨道,和嫦娥一号、二号卫星发射相比,对火箭的推力要求更大。因此,此次发射采用捆绑有四个助推器的长征三号乙运载火箭实施发射。

西昌卫星发射中心在成功发射嫦娥一号、二号卫星后,针对嫦娥三号任务特点,从提高参试设备安全性、可靠性入手,有针对性地开展了各项技术准备和岗位训练,测发、测控、通信、气象、勤务保障等系统对相关设备设施进行了大规模升级改造,包括更新测量设备、更新遥测系统、改造光学仪器、建设地面气象自动观测系统等,进一步提高了发射场的可靠性和整体发射能力。

轨道的选择

中国空间技术研究院:地月转移轨道选择落点精度高但飞行时间长

首先是地球至月球转移轨道选择。

探测器在月球软着陆的飞行方式基本上可以分为两类:第一、从地球直接进入近月点和月球相交的地-月转移轨道,探测器在接近月球时制动,最后实现在月表软着陆。这种方式轨道较简单,飞行时间短,但是对轨道的测控精度要求较高,减速过载较大,对发射窗口要求极其严格,落点精度不高。第二、从地球进入近月点和月球不相交的地-月转移轨道,在月球附近制动进入环月轨道,再从环月轨道进行降轨着陆。这种方式可有比较充分的环月运行时间,用于选择、控制着陆时机和对设备进行测试,落点精度高。但是飞行时间比较长。

我国专家在比较两种方法的优点和缺点,建议选定第二种着陆方法。这样既可以继承“嫦娥一号”、二号探月过程中的轨道设计与控制技术,又可以为未来月球探测任务打下良好的基础。

其次是环月轨道的选择。

探测器在月球上软着陆前,要经过围绕月球做环形飞行阶段,这就牵扯到环月轨道的选择问题。环月轨道的选择主要是要考虑对发射轨道和着陆阶段的影响。环月轨道高度越低,整个飞行过程最终所需要的速度增量越小,考虑到与“嫦娥一号”、二号探月技术的继承性,携带着陆器的“嫦娥三号”在到达近月点后,将首先通过近月制动,使探测器进入环月运行轨道,即200km高度的圆轨道,然后进行变轨,使之进入15kmX200km的极月轨道,再开始实施下一步的着陆下降过程。

在哪里着陆?

嫦娥三号探测器系统首席科学家叶培建:着陆点选择没有其他国家探测过的地方

作为此次嫦娥三号的首选着陆区,虹湾地区在五个预选着陆区中——虹湾、酒海、湿海、开普勒和阿里斯基撞击坑——综合条件是最好的。

嫦娥三号探测器系统首席科学家叶培建表示,我国科学家在选择登月的着陆区时,主要考虑的是以下4个方面的条件:

第一是安全性。着陆点要相对开阔平坦,便于“嫦娥”躲开月岩或月坑;第二是科学性。着陆点的地质构造以及月岩、月壤的物质元素要丰富,具有科学探测价值;第三是可测控。选择落在月球的对地面,并且光照比较充足的区域,便于通讯和测控的连续性;最后是创新性。我们要选择一个其他国家没有探测过的地方。

虹湾位于月球北纬43度、西经31度左右,南北长约100公里、东西长约300公里。转动月球仪,我们眼前的虹湾被一个巨大而侧倾的字母“C”包围着,轮廓形似一道弯弯的彩虹。其得名来自于拉丁文“Sinus Iridum”,意即“彩虹之湾”。虹湾西部和北部背倚的月陆区域是巍然耸立的侏罗山脉,而其缺口朝向的是月球第二大“海”——雨海。

通过对嫦娥一号、嫦娥二号传回的数据和图片,中国的科学家描绘出一幅虹湾地区的“写真图”——虹湾内的地形从东南向西北倾斜,最低点在西北部侏罗山内侧,深度超过3000米。虹湾内部总体地形坡度小于两度,相对比较平坦,上面不规则分布着一些深浅不一的陨石坑。

软着陆的风险

“嫦娥之父”欧阳自远独家解读:小岩石也可能致命

嫦娥三号最大的风险应该是软着陆这个环节。软着陆是指航天器利用一定的装置,改变运行轨道,逐渐减低降落速度,最后不受损坏地降落到地面或其他星体表面上。

欧阳自远在接受新浪网专访时表示,嫦娥三号将要软着陆月球,软着陆月球很难,主要问题是:第一,月球是真空,不能用降落伞,不能够慢悠悠地落下去,要是掉下去,肯定砸碎了。第二,尽管嫦娥二号为了准备嫦娥三号着陆精细地探测了降落区,做了一米分辨率的图,但一些小型的岩石也会产生致命的影响。

针对如何实现软着陆,嫦娥一号和嫦娥二号地面应用系统副总指挥刘建忠给出了“秘诀”——利用反推火箭,通过反推火箭向下喷气实现减速,最终实现软着陆。

除了减速难题以外,着陆区环境,特别是着陆区的地形和地貌的特点也将直接影响软着陆的成败。月球表面存在大大小小的撞击坑和石块,大的撞击坑和石块着陆器通过自主识别可以避开,而一些较小的坑或者石块就很难规避,如果着陆器上的支撑腿碰石块或者单个支撑腿伸进了小的坑洞,着陆器就很容易侧翻。探月工程高级顾问孙家栋表示,在降落的过程中,探测器会在一定的角度上稳定停一会儿,观察要落的地方的地表情况。如果地表情况不好的话,可以再修正,找个平整的地。这就是悬停避障。在悬停的过程中需要探测器看得清楚,判断得非常快。选择好地点后,再落下去。

携带探测器

欧阳自远独家解读:携带着陆器和月球车两个探测器

嫦娥三号是落月探测的任务,嫦娥三号包括两个探测器:一个着陆器加上一个月球车。月球车是装在着陆器里被锁上,然后由着陆器着陆。

到了月球后,着陆器要施展开,得到电源,调试所有仪器。调试好,给月球车供电,让月球车有了活力。然后着陆器打开一个梯子,让月球车走下来,这样就跟着陆器分开了。着陆器不能动,就待在月球上。月球车能够走动,能够自己导航,自己选择路线,自己爬坡,自己避开障碍,它的所有信号自己传回地球。着陆器也是自己调整仪器,自己探测,把得到的数据自己发回地球。着陆器是不动的,我们叫做“就位探测”;月球车是移动的,我们叫“巡视探测”,这两个相互配合,联合工作。

目前嫦娥一号探月卫星初步形状已定,研制进展顺利,关键技术取得重大突破,路线图已确定。

据中国空间技术研究院月球探测卫星总指挥兼总设计师叶培建介绍,卫星在和运载火箭分离后,将先在围绕地球的轨道上运行3~4圈,逐步加速,最后到达地-月转移轨道的入口速度,卫星沿大椭圆轨道飞向月球。

在地—月转移轨道,为保证卫星正确进入月球附近预定的位置,需进行2~3次轨道中途修正。在月球附近,为实现卫星环绕月球运动,需对卫星进行减速。通过3次近月点制动,逐步降低轨道的近月点,最终进入距月面200公里的工作轨道。整个“奔月”大概需要8~9天。

月球车的秘密

独家专访嫦娥一号、二号地面应用系统副总指挥刘建忠:靠核燃料电池完成月夜生成

月球车长1.5米,宽1米,高1.1米,有两片可以打开的太阳能电池帆板,六个轮状作为移动装置,同时还带有地月对话通讯天线,头顶的导航相机与前后方的避障相机,和负责钻孔、研磨和采样的机械臂。

“玉兔号”通过相机“观察”周围环境,对月面障碍进行感知和识别,然后对巡视的路径进行规划。遇到超过20度的斜坡、高于20厘米的石块或直径大于2米的撞击坑,能够自主判断安全避让。

虽然月球车神通广大,但它也面临一个大问题,那就是如何在月夜生存

刘建忠说,月球自转和公转都是28天,所以“月球夜”会长达14天(月球日即白昼也有14天)。而由于月球没有大气层的保温和传热,月表昼夜的温差特别大,白天受到阳光照射的地方温度高达130-150摄氏度,月夜和阳光照不到的阴暗处温度会下降到负的160-180摄氏度。这种条件着陆器和月球车上的所有的仪器全部要冻坏,而普通电池也无法应对。所以要实现月夜生存需要有更为先进的能源供给设备,这次用的就是核燃料电池,来保证探测器能够安全渡过漫长寒冷的月夜。

欧阳自远表示,嫦娥三号巡视器——也就是百姓俗称的月球车——如果“落月”成功,并成功驶离着陆器后,将在月面工作3个月。

据探测器系统专家介绍,“玉兔”月球车号会慢慢移动,比人们想象的走得慢,时速约200米。它的高性能体现在越障能力和通过性,而不是追求高速度。

科学任务

探月工程高级顾问孙家栋:月球车担负“看天、探地”等任务

孙家栋对新浪网表示,嫦娥三号成够与否,第二条件就是月球车自己走出去以后进行巡视勘察。月球车是很复杂的一套东西,它肩负着三项任务:一看天。就是在月球上看天体。在月球上看天体有什么好处?没有空气遮挡,没有污染,看得非常清楚。二是探地,不是探地球的地而是探月球的地,探测月球土壤的情况。这些数据要通过月球车传回来。

除此之外,月球车还肩负着“侧月”的任务,欧阳自远表示,我们在月球车上也放了很多仪器,有一样东西前人也没有做过:在月球车底下放了一台雷达,发射雷达波到月亮的地底下。它有波段:一个是测20米深那一段的土壤层结构是否分好几层,怎么分,有没有大石头;另一个波段是做100米深月球上部的结构。而且月球车有一个好处,可以一边走一边测,也就是“测月”。

嫦娥三号是着陆器与月球车联合探测,观天、看地、测月这都是别人没干过的,这是嫦娥三号最重要的科学任务。

在巡视的3个月中,月球车将依靠各种先进设备对月表进行三维光学成像、红外光谱分析,开展月壤厚度和结构的科学探测,现场分析月表物质的主要元素。月球车下装了一台雷达,可主动发射雷达波来探测二三十米厚的土壤、结构变化,同时还可测地下100米深次表层的结构,这是世界上其他国家目前没有做过的。

探月意义

探月工程高级顾问栾恩杰:“嫦娥三号”带动技术进步

“嫦娥奔月”对于航天人来说是梦想,但是对于普通人来说似乎有遥不可及之感,甚至有人说与其花那么多钱搞这些,不如将钱用在改善老百姓生活上。

对此,栾恩杰对新浪网表示,“嫦娥三号“任务带动了科学技术的进步,最终受益的终是老百姓。

比如,对月亮的研究探测结果就是白天和黑天的温差大致300度左右,假设是零上130到零下170,300度温差,那你这个材料就要好呀,如果嫦娥三号所用的材料经不住这个温差冷缩热胀,那“嫦娥”就散架了。所以带动了嫦娥三号材料的研究。

再比如探测是无人的,而无人的过程要完成,需要比有人还精确的一个控制过程,这就需要非常好的器件,探测器件、敏感器件、控制器件等。它对电子器件的促进作用也是非常大的。

微信扫一扫,进入读者交流群

本文内容仅为作者个人观点,不代表网站立场。

请支持独立网站江南app网址 ,转载请注明文章链接-----//www.pegstown.com/wzzx/zyxw/gn/2013-12-02/23959.html-江南app网址

献一朵花: 鲜花数量:
责任编辑:RC 更新时间:2013-12-02 关键字:嫦娥三号月球车

话题

推荐

    点击排行

      鲜花排行


        页面
        放大
        页面
        还原
        版权:江南app网址 | 主办:江南体育竞技中心
        地址:海淀区太平路甲40号金玉元写字楼A座二层 | 邮编:100039 | 联系电话:010-52513511
        投稿信箱:pegstown@163.com | 备案序号: 京ICP备13020994号| 技术支持: 网大互联
        Baidu
        map