嫦娥三号软着陆关键看避障 最后几米最危险

原标题：四腿六轮“三姑娘” 软着陆关键看避障(2)

构型设计——四腿六轮“三姑娘”有四条腿六个轮子，是着陆器和巡视器（俗称“月球车”,官方称为“玉兔号”）的组合体。与嫦娥一号、二号不同，嫦娥三号在名称上不叫卫星而叫器，是我国第一个“有腿”的航天器。

航天科技集团主任设计师杨建中介绍，这样的组合构型，是由其任务特点决定的。嫦娥三号任务主要有两个，一是实现月面软着陆，二是实施月面巡视勘察。这需要它既能落到月面上，还能自主动起来。将任务分解给两个探测器，有助于加快研制进度。

落月之前，巡视器作为一个载荷被安装在着陆器上，本身并不工作。整个前期飞行、动力下降以及实施软着陆过程，都是由着陆器完成的。到月面后，二者互相配合，将巡视器释放到月面上，成为两个独立的探测器，各自在月面开展探测任务。

着陆器包含11个分系统，其中最有特色的当属着陆缓冲分系统，又集中体现在四条“中国腿”的外形上。据了解，其他国家的软着陆方式主要有三种：一是气囊弹跳式，二是着陆腿式，三是空中吊车式。每种方案都有优缺点。就嫦娥三号软着陆任务来讲，气囊式不能满足重量要求，吊车式又比较复杂，腿式能满足任务需要，保证着陆的稳定性。综合之下，嫦娥三号选用了腿式着陆。

巡视器包含8个分系统，其中最有特色的当属移动分系统。从外形上看，就是巡视器的6个轮子。

中国航天科技集团巡视器副总设计师贾阳介绍，国外巡视器的移动方案主要有三种：履带式、腿式和轮式。履带式最大的优点是压强小、通过性强，弱点是遇到石块等容易被卡住不能动弹。腿式巡视器在平缓的地面行走尚可，但控制起来比较复杂，弄不好一下子就坐到地上。轮式则能避免上述方式的缺点。

路径设计——前所未有

嫦娥三号的路径设计还要嫦娥一号、二号的基础上更进一层，且难度和风险大大增强。它要在近月点15公里处进行动力下降，接着实现月面软着陆，然后再进行月面巡视勘察。

这15公里的动力下降，是以抛物线下降。探测器的相对速度要从1.7公里/秒逐渐减为0，过程主要靠探测器自主来完成，人工干预的可能性几乎为零。距月面100米处时，探测器还要悬停，对月面进行拍照，避开障碍物，寻找着陆点。

对于地面工程人员来说，这一过程尚属首次，存在两大风险。一是关键设备都是新研制的，包括GNC系统（制导、导航与控制系统）和我国首台全新的7500牛变推力空间发动机。二是软着陆区域的地形地貌存在一定程度的不确定性。

等到探测器在月面实现软着陆后，着陆器和巡视器还要进行分离，实现互相拍摄。着陆器基本固定在一个位置，巡视器则需要从着陆器上“走”下来，进行月面巡视勘察。在月面路径中，还涉及到“地面遥操作”和“巡视器自主控制”相结合的技术手段。

除了地面遥操作外，巡视器也可以利用计算机，对图像进行处理、识别障碍，规划出相对较近的局部路径，控制自身的移动。这时候，巡视器就是一个自主移动的机器人了。

功能设计——确保月面生存

月球表面昼夜温差较大，温度高时有120摄氏度，温度低时在零下180摄氏度。而且，月球的昼夜交替周期也较长，这给“三姑娘”的月面生存带来了很大的难度。

嫦娥三号上有一个多层隔热组件，也就是所谓的“被子”，可以双向隔热，外部高温时候热量不能往里传，外部寒冷时候里面热量不能往外漏。

寒冷时“三姑娘”还得“生炉子”。“炉子”主要是同位素核源，它能够持续放热。设计师们还设计了重力驱动的两项流体回路，在需要的时候将热量导入舱内，不需要的时候切断传热途径。

到了月昼时，虹湾温度迅速升高至90摄氏度，在月球表面，散热的方式只有热辐射。设计师们在探测器上精心设计了几个散热面，可以把设备发出的热量散出去。

有了这些手段和方法，“三姑娘”便能很好地保护自我，在月面上生存下来，从而用携带的科学载荷进行工作。目前，着陆器主要携带了极紫外相机、月基望远镜、地形地貌相机，还有一些对月面、月尘进行测量的工程载荷。巡视器主要携带了测月雷达、全景相机、红外光谱仪和粒子激发X射线谱仪，开展相应的科学探测任务。通过它们，科学家们将为后续的月球探测积累数据，普通百姓也可以更好地认识宇宙。

先驱探测器落月竟是“盲降”

软着陆希望能避开石头

据新华社电“据报道，嫦娥三号着陆器有避障能力，所以希望它能避开石头等任何大障碍。要知道当初美国‘勘测者’系列探测器落月时都是‘盲降’啊”，美国航天局月球探索分析小组成员、约翰斯·霍普金斯大学科学家杰夫·普莱夏近日在接受新华社记者采访时这样说。

据普莱夏介绍，“勘测者”探测器落月时只能简单地执行事先设计好的降落程序，然后听天由命。“勘测者”系列探测器除了在落月中途失败过两次外，其余5次全部安全着陆。

苏联“月球”系列探测器也有好几次落月失败。普莱夏举例说：“在2009年升空的美国‘月球勘测轨道飞行器’拍摄的图像中，我们发现了‘月球23号’探测器。它显然在降落时由于速度太快而发生翻滚，导致失败。所以我们看到的只能是这个探测器的‘身体’一侧。”

“没有一个美国着陆器，无论是‘勘测者’还是‘阿波罗’，是真正水平着陆的，它们落月时都是倾斜的，”普莱夏说，“这是因为月面凹凸不平，有很多微小的陨石坑。但对落月来说，小坑一般不是大问题，真正妨碍着陆站稳的是石头。当然，我相信中国测控人员借助绕月探测器已经拍摄了很多图像，可以选择石头相对较少的安全月面着陆。”

太空飞行非常复杂，任何事件出错都可能导致失败。普莱夏介绍说：“如果着陆过程中出了问题，你真的什么也做不了。在月球上，因为通信信号延迟时间短，你或许还能知道出了问题。要是在火星上，着陆都已经失败了，你还不知道呢。”

普莱夏还指出，数十年来，登月技术已有了很大进步，落月的危险小了很多，但最危险的阶段就是最后几米。对软着陆而言，最重要的技术是避障。“当你接近月表时，如果用成像系统或雷达等扫描发现有障碍，就需让探测器移动一下位置。无论是否真有障碍，重要的还是看避障技术。”普莱夏说。

探测器载荷大多是我国科学家首研

中国科学院副院长阴和俊：力争多出成果、快出成果、出好成果

据新华社电“此次我们组织了100多名科学家成立了5个研究小组。将力争（让‘嫦娥’、‘玉兔’）多出成果、快出成果、出好成果。”探月工程副总指挥、中国科学院副院长阴和俊说。

此次嫦娥三号肩负三项科学任务：对着陆区与巡视区的地形地貌与地质结构进行调查；对着陆区与巡视区的矿物组成和化学成分进行综合就位分析；对地月空间和月表环境进行探测，并以月球为平台观测地球和太空。

“‘嫦娥三号’探测器由着陆器和月球车组成，它们各配置了4种有效载荷。着陆器上的是地形地貌相机、降落相机、月基光学望远镜和极紫外相机。‘玉兔’号上有全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪和粒子激发X射线谱仪，软着陆后它们进行分时工作。”阴和俊说。

阴和俊表示，这些载荷大多是我国科学家首次研制用于月球探测。它们将完成巡天、观众、测月等任务。月基光学望远镜是人类首次把望远镜架上月球，极紫外相机将首次从月球对地球等离子体层进行观测。

“中国科学家期望这次能获得第一手的资料，取得一批重要成果，为人类认识月球、利用月球、和平利用太空作出中国人应有的贡献。”阴和俊说。