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残酷月球考验生存 “嫦娥”装备齐全能力过人

2013-12-02 17:02:04 来源:浙江日报
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装备齐全能力过人

在漫长的飞行后,“嫦娥三号”将实现中国对地外天体的首次“软着陆”,就此开启真正的月球之旅,它浑身的精密装备也将大展拳脚。

“软着陆”,顾名思义,“嫦娥三号”并不会奋不顾身地投奔月球,而是慢慢地停下,每一步都经过了科学的考量。

月球从一开始就给了“嫦娥三号”考验,“软着陆”是一个充满惊险的过程。“首先这是一个消耗燃料非常大的过程。月球车在悬停、避障时,需要对月面的地形、障碍物进行辨识,避开不利于垂直着陆的陡峭地形和大型的岩石等突出物。”杨宇光说。

由于地月之间有38万公里的距离,无线电波走个来回也要2秒多,“软着陆”的过程来不及由地面指令控制,需要完全靠计算机判断,并且不可能完全预测。

最刺激的是在最后落月的瞬间。减速用的发动机并不是一直工作到降落,而是在距离月面还有一定高度时就停止工作,但已经将速度减到很低。最后“嫦娥三号”用很短的时间“掉”下去,但因为速度很低,时间很短,所以不会产生大的冲击,也不会造成损坏。

“这个过程中的关键设备就是月面到‘嫦娥三号’之间高度的测量,我们使用了与神舟飞船着陆类似的技术,也就是用伽玛射线发射到月面,用探测器探测反射的伽玛射线来确定高度。只有精确测量这个高度,由此计算出落月速度,才能实现最后的精确关机。”杨宇光说。

落月后,“嫦娥三号”将开始漫长的月球之旅,期间陪同它“探秘”的还有在世界上首次进行科学探测的近紫外光学望远镜、极紫外相机和测月雷达。

杨宇光认为,测月雷达的意义非常大,因为过去没有能够探测如此深度的月面巡视器。“我们所说的月面的‘氦-3’资源——可用于将来的受控核聚变——以解决人类的能源问题,就存在于这个深度范围内。”

月球基本没有大气,长期遭受宇宙辐射和各种粒子的沉积,因此研究月壤的结构不但有助于研究月球本身的演化历史,还可能发现有关太阳系形成历史的有用证据,甚至能帮助人类预测地球、月球和太阳系今后的演化,以便及早做出安排。

近紫外望远镜安装在“玉兔”号月球车的“母舱”——着陆器上。这对于月基天文学来说是开创性的,因为月面的观测条件远比地球表面好,而着陆器的稳定性也优于地球轨道附近的天文望远镜。

另外,“嫦娥三号”的遥测系统,可以将相机、雷达获得的图像、数据转换成电信号,利用遥测系统的发射机通过无线电波传回地面。“嫦娥三号”本身不可能将样本带回,由于重量原因也没有“好奇号”那样可进行各种详细分析的实验室,但可以对月壤、月岩的采样进行初步的分析。

载入登月史册

“嫦娥三号”无疑将在我国“绕、落、回”三步走的探月计划中,写下浓重的一笔,开启一道厚重的探月之门。它将被载入人类的登月史册。

在此之前,同样被铭记的还有美国阿波罗月球车和前苏联月球车。在“嫦娥三号”还未真正露面之前,它就已经频频与这两位“前辈”相提并论。

“阿波罗”是有人驾驶的月球车,不要求自动化,且时间很短,单从月面巡视技术本身的角度来讲难度不大。所以虽然行动范围很大,但不能说明技术就更高。苏联月球车要靠地面团队遥控,两个月球车任务都专门组织了地面团队进行操控,在70年代对无人探测器来说难度非常大。

杨宇光说,“玉兔”号月面巡视器的构造与目前美、欧设计制造的大部分天体表面巡视器的构型是类似的。都采用六轮结构,这对于依靠自主运行的月球车,保障其可靠行进来说是比较稳妥的选择。能源系统采用太阳能电池板和蓄电池,不但为驱动车轮行进和科学探测仪器提供能源,也为月夜期间保温提供保障。前端臂杆上安装的相机,在行进过程中需要进行图像识别,相当于行进过程中的“左右眼”。

在“嫦娥三号”之后,就要实施第三步的采样返回计划。那时的探测器不但需要着陆器,还要有能够将月壤、月岩样品带回来的返回舱,以及让返回舱飞离月面并准确返回降落的推进系统。整个探测器将比“嫦娥三号”大得多,要靠未来在海南发射的“长征五号”运载火箭才能发射。

杨宇光告诉记者,“绕、落、回”这三步,对于整个探月来说都属于“探、登、驻”这三大步中的第一步“探”。第二步“登”就要实施载人登月计划,这需要低轨道运载能力达到一百吨级的巨型运载火箭,可实施深空任务的载人飞船,以及载人的登月舱。这将是非常宏大的巨型工程项目。

在载人登月之后,第三大步“驻”是指建立长期驻留的月球基地。那时的探月活动将从探测阶段进入到应用阶段。也许会产生更多的直接经济效益。但目前还没有解决月球长期驻留、地月往返的经济性等关键问题。

虽然”嫦娥三号”设计任务是90天,但因为航天飞行任务都根据一些不确定因素而留有余量,因此我们大可期待它运行更长时间、更广范围。

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