习近平会见“嫦娥三号”代表:多项激光技术自主创新
负责激光测距敏感器项目的研究员黄庚华回忆道,在预定着陆时间的前半个小时,激光测距敏感器就开机了,然而此时激光的光轴却并未与月面建立垂直的关系,而是与着陆器一起以倾斜的姿态下降。“激光光束是”擦着“月面斜射过去,很难测量出具体数据。站在指挥现场,迟迟看不到数据让我们非常紧张。”直到“三姑娘”下降到距月面35公里左右时,屏幕上“跳出”了“40公里”的数据,科学家们才松了一口气。
解决了“嫦娥”降落高度与姿态的问题,还要解决“往哪里落”的问题。“虽说虹湾地势相对平坦,但表面仍然存在高坡、陨石坑、大石块等诸多不确定因素,所以精确避障极为重要。”中科院上海分院副院长、上海技术物理所研究员王建宇表示。
激光三维成像敏感器就承担了为“三姑娘”精确避障、确定安全着陆区的“光荣使命”。负责激光三维成像敏感器项目的研究员徐卫明介绍说,“在预定着陆时间的前4分半钟,激光三维成像敏感器开机,待嫦娥到达距月面100米的悬停位置正式开始工作。它的主要任务是采集月面的三维图像,将高于20厘米的石头或低于20厘米的坑识别出来,从而在一个长宽都是50米的区域内找出一个长宽都是10米的安全着陆区。”
激光三维成像敏感器发挥作用的时间非常短,在“黑色720秒”中只工作了大约4秒钟:前0.25秒用来完成扫描成像,剩下的约3秒时间完成计算。“嫦娥在距月面100米的位置最长的悬停时间只有30秒,在这个过程中,激光三维成像敏感器只有3次拍照机会。幸运的是,我们第一次扫描就成功了。”徐卫明高兴地说。
“最后100米的落月环节风险最大、也是最不可控的。激光测距敏感器还有一次关机再开的机会,而激光三维成像敏感器如若出现问题,该功能将立即被放弃,嫦娥三号也只能直接降落,在这种情况下,无论底下什么情况都没办法补救,所以我们最担心这一环节。”上海技术物理研究所研究员舒嵘说,“这次探月,我们到达了一个前人完全没有去过的”未知“区域。月面的特性,例如陨石坑、高坡等,我们其实并不知道它们具体在哪里。实际上,从后来传回的照片可以看出,在着陆器正前方约10米的位置处就有一个很大的深坑。”
嫦娥落月如何“认路”?
与此前的嫦娥一号、二号不同的是,嫦娥三号探测器将择日实现首次落月,这也是我国航天器首次地外天体软着陆。“落”月也许只有短短的十多分钟,但却耗费研制团队惊心动魄的十年时间。记者从探测器诞生地——中国航天科技集团五院了解到,落月主要依靠着陆器自主控制,GNC分系统将发挥至关重要作用。
据了解,“落”月指的是着陆探测器自距离月面15km高度的近月点开始,至降落到月面为止的全过程,这段过程需要制导、导航与控制(GNC分系统)三方面的完美结合,是区别于探月一期和以往卫星任务的根本。
由于月球周围几乎没有大气,因此在落月过程中不能依靠降落伞,只能依靠发动机反推,以达到制动减速的目的。专家指出,由于地月距离远,测控延迟大,地面难以直接干预落月过程,只能依靠着陆器自主执行,这还是有相当的难度。
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