精准实现月背“盲降”
嫦娥四号完美月背软着陆已成为探月史上的经典。此刻,当我们回首整个软着陆过程时,大可以带着几分轻松与惬意,然而彼时又克服了怎样的困难呢?
首先,地形险要、起伏不定,使软着陆面临“一失足成千古恨”的风险。中国科学家综合科考价值和太阳光照射情况,为嫦娥四号精挑细选了预定着陆区,即位于月背南极艾肯特盆地的冯·卡门撞击坑,虽然该地是相对平坦的盆地中的“坑”,但是月球背面整体上地势高低起伏不定,盆地区域内部环境仍然复杂多样。用中国探月工程总设计师吴伟仁的话来概括,嫦娥四号软着陆就好像在崇山峻岭的云贵川地区着陆一样,难度可想而知。为了以防万一,科学家将距离冯·卡门撞击坑不远的克雷蒂安撞击坑确定为备选着陆区。
其次,通信延迟、近乎盲降,使软着陆地面控制实际上失去了及时干预能力。对于月面软着陆,中国航天人其实并不陌生。2013年,嫦娥三号就曾在月球虹湾地区完美实施过。但是,那次嫦娥是在月球正面的虹湾地区实施的软着陆,地面控制系统尚且可以直接完成与其通信,进行干预指导。这次月背软着陆,地面控制中心必须通过鹊桥中继星与其实现数据传输,较长的通信时间延迟使得对于情况瞬息万变的着陆过程进行干预指导变得无比困难,对于地面来说,嫦娥四号的落月事实上就是一场自主、自助的“盲降”。
为降低“盲降”带来的风险,地面测控中心可谓做足了准备。一方面尽可能通过各种渠道方式,把目标着陆区的各种参数和信息注入嫦娥四号,使其提前做到“心中有数”。另一方面,给其提供最先进的软硬件装备。在着陆器“腿”上下功夫自然不必说了,相关团队专门选择了特殊铝合金材料,设计了具有良好缓冲作用的结构,确保其落得稳、站得好。在智能化上下功夫,让着陆器会思考、会选择。相关团队给着陆器装配了测距测速敏感器,让它睁大慧眼,自主精准判断地形地貌,选择最佳落脚点。
2019年1月3日早上,惊心动魄的软着陆过程开始了。嫦娥四号在地面指令的操控下,在近地轨道15公里处开始减速下降并调整登陆姿态。在登陆发动机作用下,嫦娥四号垂直下降。在距离月面100米处,“嫦娥”稍作停留,悬停空中,再次进行障碍物和坡度识别,选择好理想着陆点,而后缓缓落下,稳稳立在月背之上。精准!完美!
“玉兔”翩然而下入月宫
完美落月消息传遍全球,掌声欢呼声一片。然而,对于中国航天人来说,却没有片刻放松,创造探月历史的光辉一刻只是一个新的起点,嫦娥四号落月之后依然任重道远。而接下来首先要完成的是巡视器也就是俗称的月球车与着陆器分离。
嫦娥四号探测器分为两个组成部分,即着陆器和巡视器。顾名思义,前者是用来完成软着陆功能的,可以进行月面固定探测。后者也叫月球车,将在月面行走,开展月面巡视探测。通过嫦娥三号任务的实施,我们对两者有了比较多的认识。在实现月面软着陆之后,把“隐身”于着陆器的巡视器释放到月面上,实现两者之间的分离是一项难度较高的工作。
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