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玉兔登月最难点如何不摔跤

2019-07-08 21:32:32来源:励志吧0次阅读

“玉兔”登月最难点:如何“不摔跤”

昨天,在嫦娥三号即将升空前,中国探月工程总设计师吴伟仁向外界详细介绍了本次任务的特点和风险。嫦娥三号发射任务的主要环节是近月制动、变轨、软着陆和两器分离,其中软着陆即“落月”是最重要的考验。

搭把梯子入“月宫”

吴伟仁说,火箭发射以后,探测器奔向月球,大约历时5天到达。它首先要执行近月制动,也就是俗称的近月刹车,这次使用的是新研制的一种变推力发动机刹车。这次任务与嫦娥一号、嫦娥二号都不一样,以前是先变成椭圆轨道,再变成圆轨道,嫦娥三号因为能源受到限制,特别是推进剂受限,设计了环月圆轨道飞行方案,一次性地把环月探测设计成一个100km100km的圆轨道。嫦娥三号在此轨道运行一段时间过后开始进行变轨,变成100km15km椭圆轨道。再运行几天以后,进入着陆过程,从15公里的高度下降。

“发射、近月制动、变轨和月面降落比较起来,后者更为关键,从15公里开始下降,要在短短的几百秒之内安全降落到月面预选着陆区,这对我们来说是一个全新的,也是一个最重要的考验。”吴伟仁说。

吴伟仁介绍,落月难度之所以大,是因为月球的表面是未知的,不知道它会降落在什么地方,关键是探测器所降落的小环境现在还是不太清楚。虽然研究人员采取了很多措施,包括考虑到月球没有大气,采用火箭反推,再逐步减速的方法。为了测定着陆器的高度、速度,又研制了新的激光测距、微波测速测距雷达,采取多种措施精确测量它的距离和速度,但风险还是比较大,因为月石、月坑很多,探测器可能碰到石头,也可能碰到壕沟。他说,在这方面,国际上也做了一些尝试和探索,如前苏联进行了多次月球探测,其中用于软着陆的探测大概有13次,前面12次都失败了,最后第13次才成功。美国要实现软着陆也失败了3次,第4次才成功了。

安全降落以后,一个很重要的环节是月球车从着陆器上分离、释放、解锁、转移到架舱上来,架舱就是我们俗称的“梯子”。从梯子下到月面,月球车才算“走”下来。走下来也和地形有关系,如果周围比较平坦,走下来比较容易一点,假如梯子旁边有什么障碍物,难度就比较大。

“嫦娥”还需望星空

嫦娥三号这次搭载了多种有效载荷或者科学载荷,它要实现的既有工程目标,也有科学目标。工程上要解决的问题是“怎么上去”,即从地面到月球,然后着陆在月球,科学上要实现的是“上去干什么”。嫦娥三号配置了多种科学载荷,第一配置是月基光学望远镜,要在月球上看天体。月球没有大气,在那里看天体是“直通车”,清晰度非常高。第二,月球上是14个白天,14个黑夜,一个月球日相当于28个地球日,所以它在同一个地点可以长时间观测某一个天体或天区,这对认识太阳系、认识天体很有科学价值。

关于月球上的能源问题,根据美国人和嫦娥一号、嫦娥二号的科学探测结果,认为月球上氦3比较丰富。嫦娥一号、嫦娥二号的探测结果认为月球上有100万吨到500万吨。也有科学家以1992年全世界用电量为基础,计算过将它用于核聚变,认为只要有8吨氦3就可以解决全地球的能源问题。地球上氦3很少,月球上很丰富,但要实现氦3的探测、采集、运输、返回是一个很大的科学难题,不是短期内能够实现的,从长远看不排除这种可能性。月球上还有其他很多金属,许多金属和化学元素是地球上没有的。

“玉兔”永留月球上

嫦娥三号任务完成后,月球车和着陆器会永远留在月球上,友们很关心这两个“宝贝”的命运,它们能坚持工作多久,将来会不会毁坏或者“牺牲”。

吴伟仁说,目前它俩的设计寿命是着陆器在月球工作1年,月球车工作3个月,希望它们能够实现这个寿命,最好超过这个寿命,就像嫦娥二号一样。嫦娥二号设计的工作时间是半年,到现在还在工作,现在已经三年多了,而且还飞到6200万公里去了。

空间飞行器的设计寿命是一个方面,设计得好会超过这个寿命。所以月球车和着陆器也可能超过设计寿命。这与月球的环境也有关系,月球正面是120度℃,背面是零下180℃。它们工作过后,没有打算拿回来,也不可能把它们拿回来,设计时没这样考虑。寿命时间过后,就看它的生存能力,最后肯定是工作一段时间以后,由于能源耗尽或者其他方面的原因,比如某个部件损害都有可能不能支持它工作,那它就“贡献生命”了。

深空测控锁倩影

比起嫦娥一号、嫦娥二号,嫦娥三号主要有几个方面的创新,这些创新都是自主的、百分之百的国产化。第一,我国第一次研制了一个能在月球降落的探测器,实现在月球的软着陆。为实现月球软着陆,科研人员实现了多种创新。整个探测器的形体也是一个全新的构造。第二,第一次在月球上释放月球车,科学名字叫巡视器。第三,第一次研制了深空测控。为了月球探测,在喀什研制建设了35米口径的S频段、X频段和ka频段大型深空站,在佳木斯研制建设了66米口径的S频段、X频段的深空测控站,还规划在南美洲建设一个大型深空站。在上海建设了一个VLBI站,65米的大型深空望远镜。这些大型深空站的建设,对月球探测和以后的火星探测及太阳系探空测控大有帮助。美国和俄罗斯有大型的深空测控,欧空局也建立了相应的深空测控,我国是第四家。

原标题: “玉兔”登月最难点:如何“不摔跤”

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稿源:中新

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