揭秘嫦娥三号:四条腿着陆 六个轮子巡视勘察

揭秘嫦娥三号:四条腿着陆 六个轮子巡视勘察

  嫦娥三号月球车示意图。新华社发

揭秘嫦娥三号:四条腿着陆 六个轮子巡视勘察

  长征三号乙运载火箭。

揭秘嫦娥三号:四条腿着陆 六个轮子巡视勘察

  西昌卫星发射中心。新华社发

揭秘嫦娥三号:四条腿着陆 六个轮子巡视勘察

  远望六号测量船。

  4条“中国腿” 遇冷“生炉子”

  嫦娥三号探测器,是我国第一个“有腿”的航天器,也是中国人首次用来尝试地外天体软着陆的航天器。嫦娥三号有四条腿六个轮子,是着陆器和巡视器(俗称“月球车”)的组合体。

  航天科技集团主任设计师杨建中介绍,嫦娥三号任务主要有两个,一是实现月面软着陆,二是实施月面巡视勘察。这需要它既能落到月面上,还能自主动起来。将任务分解给两个探测器,有助于加快研制进度。

  着陆器包含11个分系统,其中最有特色的当属着陆缓冲分系统,又集中体现在四条“中国腿”的外形上。据了解,其他国家的软着陆方式主要有三种:一是气囊弹跳式,二是着陆腿式,三是空中吊车式。每种方案都有优缺点。就嫦娥三号软着陆任务来讲,气囊式不能满足重量要求,吊车式又比较复杂,腿式能满足任务需要,保证着陆的稳定性。综合之下,嫦娥三号选用了腿式着陆。

  不同于地球,月球表面昼夜温差较大,温度高时有120摄氏度,温度低时在零下180摄氏度。中国航天科技集团着陆器热控分系统主任设计师刘自军用“盖被子”“生炉子”和“开空调”等熟知的概念解释热控设计。嫦娥三号上有一个多层隔热组件,也就是所谓的“被子”,可以双向隔热,外部高温时候热量不能往里传,外部寒冷时候里面热量不能往外漏。

  寒冷时“三姑娘”还得“生炉子”。“炉子”主要是同位素核源,它能够持续放热。到了月昼时,虹湾温度迅速升高至90摄氏度,设计师在探测器上精心设计了几个散热面,可以把设备发出的热量散出去。

  2 揭秘 【长三乙火箭】

  瘦身50公斤 动力更强劲

  2日凌晨,我国长征系列火箭中运载能力最强的“大力士”——长三乙增强型火箭托举重量更重、体积更大的嫦娥三号探测器飞天奔月。

  “要‘长途跋涉’把3780公斤的‘嫦娥’精准地送入远地点38万公里的地月转移轨道,已达到长征三号乙火箭的运载能力极限。长三乙增强型的起飞推力是600吨,要提高载荷能力,火箭自身必须‘瘦身’。”嫦娥三号探测器火箭系统总指挥岑拯说。

  中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院为长三乙量身制定了三子级氢氧贮箱减重方案。贮箱的自重就像“脂肪”,承载的燃料就像身体蕴含的能量。在能量不变的情况下,“脂肪”越少,运载的能力也就越大。

  为此,运载火箭技术研究院首次采用新型机械壁板铣的方式。这种方法铣出来的壁板光滑、精度高、厚度误差在0.1毫米之内。正是这样的精雕细琢,使得贮箱成功减重50公斤。

  与发射神舟十号用的长二F火箭相比,长三乙增强型增加了一个三子级。这级火箭由两台氢氧发动机和若干台姿控发动机组成。

  “氢氧发动机使用液氢、液氧低温高能推进剂,采用泵压式燃气发生器动力循环,燃气串联双涡轮泵系统,具有双向摇摆,高空两次启动能力。它使嫦娥三号奔月之旅更加稳健。”六院副院长刘志让说。

  此外,科研人员对长三乙运载火箭一、二级及助推器发动机进行了一系列可靠性增长改进。比如借鉴长二F技术,对二级主机燃气发生器、转速线圈等进行改进,使得发动机飞天动力更强劲,质量更可靠。

  3 揭秘【发射场】

  发射塔号称“亚洲第一塔”

  西昌卫星发射中心承担嫦娥三号月球探测器发射任务,火箭常规燃料的加注已经在11月30日完成。该发射中心坐落于离西昌市中心六七十公里的山沟里,是中国首个对外开放的航天发射场,也是中国探月工程系列卫星的主要发射场。2007年和2010年,嫦娥一号和嫦娥二号均从西昌发射并取得成功。

  发射嫦娥三号探测器的发射塔架是曾经执行嫦娥二号发射任务的二号塔架,高97米,素有“亚洲第一塔”之称。

  西昌发射测试站站长李本琪说,昨日上午的主要任务是状态检测,下午5时半活动塔将撤离,6时10分之后开始加注低温推进剂。

  嫦娥三号探月任务一旦成功,中国将成为继前苏联和美国后第三个掌握月面软着陆技术的国家。

  昨日,探月工程发射场系统副指挥长赵民说,嫦娥三号技术状态新、要求标准严、技术难度大,发射需要克服四大挑战。一是低温燃料加注。长征三号乙运载火箭三级采用的是液氢、液氧推进剂。液氢的保存温度为零下253摄氏度,液氧的保存温度为零下183摄氏度,在加注时燃料不可避免地产生挥发,所以必须精确计算燃料的加注量。二是气候复杂多变。三是“零窗口”发射要求高。嫦娥三号任务是多窗口、窄宽度发射。12月共有3天6个窗口。发射窗口最长4分钟,最短的仅为1分钟,对发射的精准度要求很高。四是多重任务交叉重叠。

  对于发射任务,航天人表达了对成功的渴望。在西昌卫星发射中心指控站,一副红底黄字的对联上书“精益求精画壮美航程耀寰宇,众志成城助嫦娥落月震九天”24个大字。

  4 揭秘 【测控网】

  欧洲空间局将协助测控

  中国探月工程由月球探测卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测控系统和地面应用系统五大系统组成。所谓测控系统就是主要负责火箭及卫星的轨道测量、图像及遥测监视、遥控操作、数据注入、飞行控制等。测控系统主要由北京飞控中心,喀什、佳木斯等地面测控站和远望号远洋航天测量船组成。

  昨日,承担嫦娥三号海上测控任务的远望号测量船队已全部抵达任务海域,做好了各项准备。随同远望五号出海的中国卫星海上测控部主任费加兵介绍说:“远望三号、五号和六号测量船,主要承担着火箭三级二次工作段、着陆器入轨段和地月转移段初期的测控任务。”

  探月工程副总指挥李本正介绍,嫦娥三号任务最大的亮点和难点是“落月”和月球车巡视勘察,需要极为精确的测控控制,基于这一深空测控天线建立的测控站将与新疆喀什的35米测控站、上海的65米射电天文望远镜共同构成一个深空测控网,为嫦娥三号的任务提供测控保障。李本正介绍,三大测控站的建设,使我国的测控能力跟世界目前水平相差无几。

  北京跟踪与通信技术研究所高级工程师季刚说,我们最大的亮点,就是在月面的遥操作,就是怎么来控制月球车,这个车怎么走,怎么避障,怎么规划一个合适的路径。

  北京大学空间技术与科学学院教授焦维新 (微博)说,因地球自转快,月球慢,所以要不间断地进行监控就需建很多测控站,和接力一样,此外我们还有远洋航天测量船,但这仍然不够,这次欧洲空间局(ESA)也会协助我们进行测控。新京报记者 闫欣雨

正文已结束,您可以按alt+4进行评论
相关专题: 嫦娥三号月球探测器

热门推荐

看过本文的人还看了

相关微博

[责任编辑:bushidolu]

热门搜索: