12月14日21时11分,嫦娥三号探测器在月球虹湾预选着陆区域成功着陆。这标志着中国成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。
探测器从距月面15公里处实施动力下降,相对速度将从每秒1.7公里逐渐减为0。这是北京飞控中心大屏幕上显示的嫦娥三号探测器降落相机传回的月面照片。
嫦娥三号月球探测器12月2日凌晨1时30分在西昌卫星发射中心由“长征三号乙”运载火箭发射升空;12月2日、12月3日,嫦娥三号分别进行了第1次和第2次中途修正控制;12月6日,进行近月制动控制;12月10日,进行15公里降轨控制。
落月是从15公里高度开始的。大约12分钟的落月过程中,嫦娥三号依靠自主控制,经过了主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速段等6个阶段,相对速度从每秒1.7公里逐渐减为0。在距离月面100米高度时,探测器暂时停下脚步,利用敏感器对着陆区进行观测,以避开障碍物、选择着陆点。在以自由落体方式走完最后几米之后,平稳“站”上月面的4条着陆腿触月信号显示,嫦娥三号完美着陆月球虹湾地区。
这是人类第130次探月活动。12月2日1时30分在西昌卫星发射中心发射升空的嫦娥三号是我国发射的第一个地外软着陆探测器和巡视器,也是在1976年苏联“月球24号”探测器登陆月球后第一个重返月球的人类探测器。
嫦娥三号任务是中国探月工程“绕、落、回”三步走中“落”的关键一步,除实现软着陆,嫦娥三号还将开展月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调查、地球等离子体层探测等科学探测任务。
快讯:21时20分,嫦娥三号探测器太阳翼展开到位。几个小时后,“玉兔”号月球车将驶离着陆器开展科学探测,着陆器则在着陆地点进行原地探测。
专家:着陆意味着嫦娥三号任务已成功了90%
嫦娥三号成功在月球软着陆,降落“广寒宫”虹湾,我国成为全世界第三个实现月面软着陆的国家。中国科学院空间环境探测专家王世金在作独家解读时表示,现在基本可以说嫦娥三号任务已成功了90%。
“悬停,左右移动,找平坦地方,目前看着陆很完美。”王世金说,成功而平稳的着陆,为下一步的两器分离提供了极好的条件。
王世金认为,目前最需要的,是掌握卫星的各参数。“接下来,从安全角度,太阳帆板可以暂缓几分钟再打开,防止过早打开容易受月尘污染。太阳翼展开到位,则意味着着陆器有能源了,各仪器可以逐步加电工作了。”
王世金说,选择虹湾地区着陆,对着陆控制很有利。这是因为虹湾在北纬40°,嫦娥三号从月球南面向北飞,地面可见弧段较长,便于提前进行轨道和姿态调整。
王世金曾任嫦娥一号空间环境探测分系统主任设计师。
结构
我国首辆月球车究竟啥模样?
头顶定向天线,脚踩“风火轮”,两侧伸出太阳能帆板,身后“背着”导航及全景相机,“肚子”里还装着红外成像光谱仪、避障相机、机械臂、激光点阵器……月球车并不是一辆车,而是一台长着轮子、能适应恶劣环境并开展科学探测的航天器,一个小型化、低功耗、高集成的机器人。”---中国航天科技集团公司宇航部部长赵小津说。
我国自主研发的嫦娥三号将是中国发射的第一个地外软着陆探测器和巡视器(月球车),并且是阿波罗计划结束后重返月球的第一个软着陆探测器。“嫦娥三号”月球车原车设计质量为140千克,由移动、结构与机构、导航控制、综合电子、电源、热控、测控数传和有效载荷共八个分系统组成。以太阳能为能源,能够耐受月表真空、强辐射和高温差等极端环境。从已曝光的模型图上看,月球车主体为长方形盒状,车底安有六个轮状的移动装置,顶部两片太阳翼可以打开,车尾部上有很多天线。右后侧是导航相机和全景相机。腹部“武器”最多:包括红外成像光谱仪、避障相机、机械臂、激光点阵器等。
“月球软着陆器通过反推火箭缓冲,在月面上徐徐降落,舱门打开,自动弹出斜梯。月球车缓舒展开蜷缩的身体,调整好姿态,走出舱门,滑下斜梯,开始漫步月球……”着陆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,走上移动机构;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,开始3个月的月面巡视勘查。
答疑
玉兔号月球车如何在月球着陆?
中国绕月探测工程首任首席科学家、中国科学院院士、发展中国家科学院院士、国际宇航科学院院士欧阳自远:在月球上不能像嫦娥一号那样硬着陆,这样不行,要软着陆,软着陆遇到的最大困难是什么呢?月亮上没有空气,因为在真空里降落伞毫无作用,所以必须把它调整到是很低的一个位置上,朝着目标降落,越降落下降速度越快,这样越来越块,到了月球表面就砸碎了,所以一定要想办法,又不能用降落伞,那只能有一个办法,就是在着陆器下方安装几台发动机,把整个着陆器往上推,这样就可以慢慢降落,别那么快掉下来,这个得掌握好,不能最后把它推回去了。到底降落在哪个具体位置也挺难的,因为那个时候得临时作出判断来,它大概飞到离月球表面100米高的时候,着陆器是智能的,它底下安排了很多相机,拍了照片赶快反馈给它,比如下面有个大坑,你得挪个地方,它自己就会平移,挪来挪去到照相机告诉它地面平了,你可以降了。那100米降下去也不行,也要砸碎,所以它往下降,你得往上推,慢慢降,降到离月面4米高,它就停在那儿,然后把底下的发动机关掉,那个时候掉下来就是安全的。着陆器掉下来以后,得把太阳能电池板打开接收能源,所以一定是白天降下去,有时间可以从容的把里面的仪器测试,全部调试后,就可以开始工作了。月球车是锁在着陆器里面的,等着陆器全部准备好了,打开锁,摊出一个舷梯让它走下来,走到月面上。
性能
玉兔号可耐受零下180度至零上150度极温
月球表面白昼时温度高达150度,黑夜时低至零下180度,温差超过300度。我国首辆月球车玉兔号,可耐受摄氏零下180度至零上150度的极限温度,具有20度爬坡、20厘米越障的能力。为了适应月球的这种地表情况,“嫦娥三号”月球车移动分系统采用轮式、摇臂悬架方案,由车轮、摇臂和差动机构等组成,具备前进、后退、原地转向、行进间转向、20度爬坡、20厘米越障的能力。月球车能够对月面环境和障碍进行感知和识别,然后对巡视路径进行规划。月球车能完全自主导航,在月亮上可以根据照相机拍到的四周情况,自己决定该走哪条路、怎么走;可以自主避障,前面有大石头挡住了,过不去了,知道怎么避开这个障碍;还可以自动上坡下坡,能够走它就走,走不过去就绕着走,非常聪明。
任务
玉兔号要在月球上做什么?
月球上的一天相当于地球上的27天多,月球昼夜间隔相当于地球上14天。由于月夜无法通过光能发电,“月兔号”月球车采用核电池为动力。月球车上有有全景相机等各种各样的相机,还有两台仪器,是测定月球土壤化学成分和矿物组成的,在月球车的底部安装有一台雷达,探测月壤层的厚度和结构,以及100米深月球次表层的结构。
“嫦娥三号”关键任务之一是局部精细探测。在月球表面巡视的3个月中,玉兔号将依靠各种先进设备对月表进行三维光学成像、红外光谱分析,开展月壤厚度和结构的科学探测,对月表物质主要元素进行现场分析。它传回来的数据,将帮助人们更直接、更准确地了解神秘的月亮。
解惑
玉兔号还重返地球吗?
欧阳自远:我们现在没有能力也没有安排让它返回地球,要把一个月球车返回地球是很艰难的,另外,它的科学价值和意义也不是很大。送回地球很难,首先要克服月球的引力,要在月地空间飞行一段,进入地球的引力场,这需要很大的动力。我们有返回地球的计划,那不是月球车,而是“嫦娥五号”。
(综合:中新网、新华网、人民日报、科技日报等)