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    嫦娥五號昨晚落月 驚險14分鐘背后有哪些“黑科技”?

    嫦娥五號昨晚落月 驚險14分鐘背后有哪些“黑科技”? 

    嫦娥五號昨晚落月 驚險14分鐘背后有哪些“黑科技”?

    成功著陸后,著陸器在地面控制下,進行了太陽翼和定向天線展開等狀態檢查與設置工作,將正式開始持續約2天的月面工作,采集月球樣品。

    12月1日23 時11分,嫦娥五號探測器成功著陸在月球預選著陸區,

    22時57分,嫦娥五號著陸器和上升器組合體從距離月面約15公里處開始動力下降,7500牛變推力發動機開機,逐步將探測器相對月球速度從約1.7公里/秒降為零。其間,探測器進行快速姿態調整,逐漸接近月表。

    此后,探測器進行障礙自動檢測,選定著陸點后,開始避障下降和緩速垂直下降,平穩著陸于月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區,位于月球正面西經51.8度、北緯43.1度附近。著陸過程中,著陸器配置的降落相機拍攝了著陸區域影像圖。

    成功著陸后,著陸器在地面控制下,進行了太陽翼和定向天線展開等狀態檢查與設置工作,將正式開始持續約2天的月面工作,采集月球樣品。

    嫦娥五號動力下降過程中降落相機拍攝的圖像。

    懸停避障自主選好落月點

    嫦娥五號落月和近月制動一樣,都只有一次機會。由于采樣后上升器還需從月面起飛,落月的過程也是為月面起飛選擇“發射場”的過程。

    相較于嫦娥三號、四號,嫦娥五號對于著陸點的位置精度和平整度要求更高,著陸區域內不能有太高的凸起,或者太深的凹坑,坡度也要符合任務要求。落月的過程就是邊飛行邊找尋落點,這一過程要在15分鐘內完成。

    為了實現“選址正確、落得準確”,嫦娥五號采用了航天科技集團五院502所研發的“粗精接力避障”方式,這一方式已在嫦娥三號和四號上應用。

    分解動作來看,在制導、導航與控制(GNC)系統的指揮下,著陸器和上升器組合體先是大推力反向制動快速減速,快速調整姿態,對預定落區地形進行拍照識別,避開大的障礙,實現“粗避障”。接著,組合體在距離月面100米高度懸停,再次進行精確拍照,實現“精避障”。之后,再斜向下飄向選定的著陸點,移動到著陸點正上方之后豎直下降,到距離月面較近時關閉發動機,然后利用著陸腿的緩沖實現軟著陸。

    嫦娥五號軟著陸后降落相機拍攝的圖像。

    四條“腿”落得穩、站得正

    落月的關鍵在于平穩。嫦娥五號著陸上升組合體在落月時,撞擊月面會形成較大的沖擊載荷,必須設計相應的著陸緩沖系統,保證探測器不翻倒、不陷落。這是落月的技術難題之一。

    著陸緩沖機構,通俗地說就是嫦娥五號的“腿”。

    這四條緩沖、支撐一體化的“腿”,由嫦娥五號機構分系統團隊研制,也來自于嫦娥三號、嫦娥四號的經驗。著陸緩沖機構具有完全自主知識產權的“偏置收攏、自我壓緊”式方案,保證了收攏簡單、展開可靠。

    與嫦娥三號的著陸緩沖設計方案相比,由于任務難度增加,嫦娥五號著陸緩沖能力要求提高了30%,但重量卻減少了5%。

    上升器的“大腦”和“眼睛”協助降落

    表面上看,嫦娥五號落月過程,就是著陸器“背著”上升器著陸。但實際上,落月過程中上升器也沒閑著。

    著陸器借助了上升器的“大腦”和“眼睛”,分別是上升器中央控制計算機和星敏感器。前者也是上升器月面起飛時要用的“大腦”,后者可以通過“看星星”確定自己的姿態。

    這是設計人員根據“上升器全程陪同著陸器”的實際想出的妙招,既節約了成本又減輕了重量。將著陸所需的載荷,分散給著陸器和上升器,同時實現一套設備多個功能。

    距離月面較近時,主發動機激起的月塵會污染星敏感器,從而影響上升器月面起飛。所以設計人員專門設計了一個蓋子,在距離月面一定的高度時,把星敏感器的鏡頭蓋起來,待落月之后月塵散去,再打開蓋子。

    嫦娥五號著陸器和上升器組合體成功軟著陸示意圖。

    38萬公里外的嫦娥五號正經歷什么樣的考驗?著陸上升組合體上一口小小的“鍋”,時時傳送著所有的遙測數據。這個“小鍋”就是定向天線——將數據傳輸到地面的發射轉換裝置。

    從月球把數據發送回地球,通信的距離相比地面手機通信遠了幾萬倍,需要采取特殊的對地定向天線。航天科技集團五院總體設計部設計的定向天線,擁有雙軸驅動機構。雙軸驅動機構就像人的肩關節、肘關節,驅動天線轉動,確保“小鍋”始終對準地面。

     

     
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    責任編輯:胡青
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