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2013年12月02日 星期一
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“嫦娥”五步落蟾宫

  今天凌晨2时22分,西昌卫星发射中心主任张振中宣布,嫦娥三号探测器进入预定轨道,发射任务圆满成功。此时,嫦娥三号已经完全脱离了火箭的助推,飞向月球的余下之路将靠自己的力量完成。航天专家介绍,火箭发射的成功,只是嫦娥三号任务圆满成功的第一步,要真正在月球着陆,嫦娥三号总共要走过发射段、地月转移段、环月段、动力下降段和月面工作段五个步骤。

  发射段:一箭入轨

  从进入发射场开始,火箭对于嫦娥三号任务来说,就相当于接力赛的第一棒。

  此次嫦娥三号发射的一大技术亮点,就是运载火箭直接进入地月转移轨道。

  此前的嫦娥一号是通过火箭送到环绕地球的调相过渡轨道,飞行7天后才进入地月转移轨道开始奔月。嫦娥二号虽然也是直接进入了地月转移轨道,但它的身量比嫦娥三号轻了足有一吨。能够把体重达3.7吨的嫦娥三号直接送入地月转移轨道,长三乙火箭坐上中国最大推力火箭的位子,的确实至名归。

  而且,为了满足此后在月球着陆的需要,嫦娥三号对精度的要求更高,有人曾用“从巴黎打高尔夫球到上海入洞”形容落月的精准。火箭总指挥岑拯表示,火箭入轨精度比嫦娥二号高3倍多。

  近月刹车:直接进入圆形轨道

  脱离火箭之后,嫦娥三号开始自己飞向月球。众所周知,地球和月球之间的距离是38万公里,但嫦娥三号要走的路程远不止如此。它并不是一条直线地奔月球撞过去,而是要经过几次修正,先进入月球轨道,绕月飞行几圈之后,才修正好自己的身姿、找准自己的降落点。这个过程包括了地月转移段和环月段两个步骤。

  中国探月工程总设计师吴伟仁介绍,火箭发射以后,探测器开始奔向月球,大约5天后,探测器被月球引力捕获,开始近月制动,也就是俗称的“近月刹车”,就像开汽车一样要刹车,要刹得住。这是这次任务一个很重要的特点。预计在12月6日17时50分,嫦娥三号会实施近月制动。据介绍,这次任务使用的是新研制的一种变推力发动机来刹车。

  此外,与嫦娥一号、嫦娥二号先椭圆再圆形轨道的变轨都不一样,而是一次性地把环月探测设计成一个100公里的圆轨道,难度比以前更大。这主要是因为能源受到限制,特别是推进剂受到限制,因此设计了这种环月圆轨道飞行方案。

  软着陆:下降有动力

  围绕月球做圆周运动的飞行持续4天后,嫦娥三号的飞行轨道发生改变,进入近月点15公里、远月点100公里的椭圆轨道,嫦娥三号探月飞行的环月段完成。

  此时,本次登月行动最大的亮点—软着陆开始实施。所谓“软着陆”,指的就是探测器通过减速等一系列活动,循序渐进地进行降落。月球的真空环境让降落伞这一辅助工具无法使用,为了平安到达月球表面,探测器只能依靠着陆探测器下方安装的发动机的上推力,慢慢下降,这一下降过程因此被称为动力下降段。

  按照计划,嫦娥三号从15公里开始往下降,预计在绕月8天后,即12月14日23时22分至35分探测器着陆。

  吴伟仁表示,发射、近月制动、变轨这些阶段,和后面的月球降落比较起来,月球降落更为关键。“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。”

  据了解,嫦娥三号的着陆器将在15公里高度开启发动机反推减速;2公里以上高度实现姿态控制和高度判断,转入变推力主发动机指向正下方的姿态;2公里以下进入缓慢的下降状态。

  到离月球100米时,卫星将暂时处于悬停状态,此时着陆器已不受地球上工程人员的控制,因卫星上携带的着陆器具有很高智能,它会利用降落相机进行月面识别,自动选择一块平整的地方降下去。在离月球表面4米的时候,着陆器的推进器完全关闭,卫星呈自由落体降落,以确保软着陆成功。

  落月:9小时后月面留影

  着陆探测器实现在月球表面软着陆后,首先由着陆器为月球车充电,对月球车进行初始化;之后,月球车与地面建立通信链路,控制连接解锁机构解锁,走上转移机构,也就是俗称的梯子。在此之后,着陆探测器将控制转移机构运动到月面,月球车驶离转移机构。

  从梯子上降落下来到月面,月球车才走下来。按照计划,“玉兔”月球车将在12月15日04时38分至06时21分,实现与着陆器的分离。尽管“下车”的高度距离只有大约2米,但却要花费近2个小时,难度可见一斑。

  按照计划,12月15日15时21分至23时38分,着陆器、月球车分离后9个小时,这两个设备将开始利用自带相机,互相为对方拍下在月球表面的留影。

  据介绍,这次在月球车和着陆器上都有五星红旗,虽然不一定是插在月球上面,但带着五星红旗合影的操作完全可以实现。两者互相拍摄照片后,还有望能够把带着五星红旗的照片回传到地球。根据二者所处位置不同,不同“留影”照片的背景,既会有月球虹湾区的地面,也会有38万公里外的蔚蓝色地球。

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