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嫦娥落月“黑色720秒”的臺(tái)前幕后
中央政府門(mén)戶網(wǎng)站 m.nakedoat.com   2013年12月26日 20時(shí)59分   來(lái)源:新華社

    新華社上海12月26日電(王琳琳)25日起,嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器的著陸器和巡視器相繼進(jìn)入月夜休眠,忙碌已久的航天人終于可以暫時(shí)松口氣,仔細(xì)梳理第一階段的各項(xiàng)科學(xué)探測(cè)和數(shù)據(jù)搜集。記者來(lái)到中科院上海技術(shù)物理研究所,聽(tīng)這里的科學(xué)家們講述了嫦娥落月“黑色720秒”里那些不為人知的臺(tái)前幕后。

    “黑色720秒”,是指“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器從15公里高度降至月球表面的這12分鐘。之所以稱(chēng)之為“黑色”,是因?yàn)樽銐蝮@心動(dòng)魄:重達(dá)3780公斤的嫦娥“三姑娘”,要完全依靠自主控制,完成降低高度、測(cè)距、測(cè)速、選擇著陸點(diǎn)、自由落體著陸等一系列動(dòng)作。而在這期間,地面人工干預(yù)的可能性幾乎為零。

    就在這地面航天人“手足無(wú)措”的720秒內(nèi),由中科院上海技術(shù)物理研究所研制的激光測(cè)距敏感器和激光三維成像敏感器發(fā)揮了至關(guān)重要的作用,它們既是“三姑娘”的“眼睛”,又是其成功落月的最大“功臣”。

    “月球探測(cè)器的著陸過(guò)程需要核心解決三件事:一是高度與姿態(tài)的測(cè)量;二是發(fā)動(dòng)機(jī)推力的控制;三是對(duì)100米懸停避障的測(cè)量和把控?!鄙虾<夹g(shù)物理研究所研究員舒嶸介紹說(shuō)。

    激光測(cè)距敏感器,是著陸器上最早開(kāi)機(jī)的設(shè)備,其主要作用是,在嫦娥飛入月球表面15公里軌道以后,全程監(jiān)測(cè)“三姑娘”與月面的距離,并“兼職”算出其落月的速度,從而不斷完成動(dòng)力下降階段對(duì)嫦娥“三姑娘”著陸姿態(tài)的控制,輔助其向著陸區(qū)降落。該儀器在嫦娥落月的過(guò)程中,每一秒就發(fā)射兩次激光,以此獲取精度在0.2米的月距高度。雖然操作原理一目了然、簡(jiǎn)單易懂,然而在執(zhí)行的過(guò)程中,科學(xué)家們還是碰到了不小的麻煩。

    負(fù)責(zé)激光測(cè)距敏感器項(xiàng)目的研究員黃庚華回憶道,在預(yù)定著陸時(shí)間的前半個(gè)小時(shí),激光測(cè)距敏感器就開(kāi)機(jī)了,然而此時(shí)激光的光軸卻并未與月面建立垂直的關(guān)系,而是與著陸器一起以傾斜的姿態(tài)下降?!凹す夤馐恰林旅嫘鄙溥^(guò)去,很難測(cè)量出具體數(shù)據(jù)。站在指揮現(xiàn)場(chǎng),遲遲看不到數(shù)據(jù)讓我們非常緊張。”黃庚華說(shuō),“那時(shí),我們?cè)粩嘞蚩刂浦行脑儐?wèn),激光的光軸什么時(shí)候才能轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)?嫦娥的姿態(tài)什么時(shí)候才能調(diào)整完畢?”

    直到“三姑娘”下降到距月面35公里左右時(shí),屏幕上“跳出”了“40公里”的數(shù)據(jù),科學(xué)家們才松了一口氣。“這說(shuō)明激光測(cè)距敏感器已通過(guò)斜距測(cè)量獲得了具體數(shù)據(jù),設(shè)備整體工作狀態(tài)是正常的。”隨后,激光測(cè)距敏感器表現(xiàn)非常平穩(wěn),從15公里一直到15米,在高性能“倒車(chē)?yán)走_(dá)”激光測(cè)距敏感器的精確“指引”下,“三姑娘”后來(lái)穩(wěn)穩(wěn)著陸。

    解決了“嫦娥”降落高度與姿態(tài)的問(wèn)題,還要解決“往哪里落”的問(wèn)題?!半m說(shuō)嫦娥三號(hào)的預(yù)選著陸區(qū)——虹灣地勢(shì)相對(duì)平坦,但它的表面仍然存在高坡、隕石坑、大石塊等諸多不確定因素,所以精確避障極為重要?!敝锌圃荷虾7衷焊痹洪L(zhǎng)、上海技術(shù)物理所研究員王建宇表示。

    激光三維成像敏感器就承擔(dān)了為“三姑娘”精確避障、確定安全著陸區(qū)的“光榮使命”。負(fù)責(zé)激光三維成像敏感器項(xiàng)目的研究員徐衛(wèi)明介紹說(shuō),“在預(yù)定著陸時(shí)間的前4分半鐘,激光三維成像敏感器開(kāi)機(jī),待嫦娥到達(dá)距月面100米的懸停位置正式開(kāi)始工作。它的主要任務(wù)是采集月面的三維圖像,將高于20厘米的石頭或低于20厘米的坑識(shí)別出來(lái),從而在一個(gè)長(zhǎng)寬都是50米的區(qū)域內(nèi)找出一個(gè)長(zhǎng)寬都是10米的安全著陸區(qū)?!?/p>

    與激光測(cè)距敏感器相比,激光三維成像敏感器發(fā)揮作用的時(shí)間非常短,在“黑色720秒”中只工作了大約4秒鐘:前0.25秒用來(lái)完成掃描成像,剩下的約3秒時(shí)間完成計(jì)算?!版隙鹪诰嘣旅妫保埃懊椎奈恢米铋L(zhǎng)的懸停時(shí)間只有30秒,在這個(gè)過(guò)程中,激光三維成像敏感器只有3次拍照機(jī)會(huì)。幸運(yùn)的是,我們第一次掃描就成功了,直接找出了合適的著陸區(qū),通過(guò)一次自主實(shí)施平移,就順利避開(kāi)了地面障礙物、從容著陸?!毙煨l(wèi)明高興地說(shuō)。

    “最后100米的落月環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)最大、也是最不可控的。激光測(cè)距敏感器還有一次關(guān)機(jī)再開(kāi)的機(jī)會(huì),而激光三維成像敏感器如若出現(xiàn)問(wèn)題,該功能將立即被放棄,嫦娥三號(hào)也只能直接降落,在這種情況下,無(wú)論底下什么情況都沒(méi)辦法補(bǔ)救,所以我們最擔(dān)心這一環(huán)節(jié)?!笔鎺V說(shuō),“這次探月,我們到達(dá)了一個(gè)前人完全沒(méi)有去過(guò)的‘未知’區(qū)域。月面的特性,例如隕石坑、高坡等,我們其實(shí)并不知道它們具體在哪里。實(shí)際上,從后來(lái)傳回的照片可以看出,在著陸器正前方約10米的位置處就有一個(gè)很大的深坑?!?/p>

 
 
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