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殘酷月球考驗生存 “嫦娥”裝備齊全能力過人

2013-12-02 17:02:04 來源:浙江日報
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裝備齊全能力過人

在漫長的飛行后,“嫦娥三號”將實現中國對地外天體的首次“軟著陸”,就此開啟真正的月球之旅,它渾身的精密裝備也將大展拳腳。

“軟著陸”,顧名思義,“嫦娥三號”并不會奮不顧身地投奔月球,而是慢慢地停下,每一步都經過了科學的考量。

月球從一開始就給了“嫦娥三號”考驗,“軟著陸”是一個充滿驚險的過程。“首先這是一個消耗燃料非常大的過程。月球車在懸停、避障時,需要對月面的地形、障礙物進行辨識,避開不利于垂直著陸的陡峭地形和大型的巖石等突出物。”楊宇光說。

由于地月之間有38萬公里的距離,無線電波走個來回也要2秒多,“軟著陸”的過程來不及由地面指令控制,需要完全靠計算機判斷,并且不可能完全預測。

最刺激的是在最后落月的瞬間。減速用的發動機并不是一直工作到降落,而是在距離月面還有一定高度時就停止工作,但已經將速度減到很低。最后“嫦娥三號”用很短的時間“掉”下去,但因為速度很低,時間很短,所以不會產生大的沖擊,也不會造成損壞。

“這個過程中的關鍵設備就是月面到‘嫦娥三號’之間高度的測量,我們使用了與神舟飛船著陸類似的技術,也就是用伽瑪射線發射到月面,用探測器探測反射的伽瑪射線來確定高度。只有精確測量這個高度,由此計算出落月速度,才能實現最后的精確關機。”楊宇光說。

落月后,“嫦娥三號”將開始漫長的月球之旅,期間陪同它“探秘”的還有在世界上首次進行科學探測的近紫外光學望遠鏡、極紫外相機和測月雷達。

楊宇光認為,測月雷達的意義非常大,因為過去沒有能夠探測如此深度的月面巡視器。“我們所說的月面的‘氦-3’資源——可用于將來的受控核聚變——以解決人類的能源問題,就存在于這個深度范圍內。”

月球基本沒有大氣,長期遭受宇宙輻射和各種粒子的沉積,因此研究月壤的結構不但有助于研究月球本身的演化歷史,還可能發現有關太陽系形成歷史的有用證據,甚至能幫助人類預測地球、月球和太陽系今后的演化,以便及早做出安排。

近紫外望遠鏡安裝在“玉兔”號月球車的“母艙”——著陸器上。這對于月基天文學來說是開創性的,因為月面的觀測條件遠比地球表面好,而著陸器的穩定性也優于地球軌道附近的天文望遠鏡。

另外,“嫦娥三號”的遙測系統,可以將相機、雷達獲得的圖像、數據轉換成電信號,利用遙測系統的發射機通過無線電波傳回地面。“嫦娥三號”本身不可能將樣本帶回,由于重量原因也沒有“好奇號”那樣可進行各種詳細分析的實驗室,但可以對月壤、月巖的采樣進行初步的分析。

載入登月史冊

“嫦娥三號”無疑將在我國“繞、落、回”三步走的探月計劃中,寫下濃重的一筆,開啟一道厚重的探月之門。它將被載入人類的登月史冊。

在此之前,同樣被銘記的還有美國阿波羅月球車和前蘇聯月球車。在“嫦娥三號”還未真正露面之前,它就已經頻頻與這兩位“前輩”相提并論。

“阿波羅”是有人駕駛的月球車,不要求自動化,且時間很短,單從月面巡視技術本身的角度來講難度不大。所以雖然行動范圍很大,但不能說明技術就更高。蘇聯月球車要靠地面團隊遙控,兩個月球車任務都專門組織了地面團隊進行操控,在70年代對無人探測器來說難度非常大。

楊宇光說,“玉兔”號月面巡視器的構造與目前美、歐設計制造的大部分天體表面巡視器的構型是類似的。都采用六輪結構,這對于依靠自主運行的月球車,保障其可靠行進來說是比較穩妥的選擇。能源系統采用太陽能電池板和蓄電池,不但為驅動車輪行進和科學探測儀器提供能源,也為月夜期間保溫提供保障。前端臂桿上安裝的相機,在行進過程中需要進行圖像識別,相當于行進過程中的“左右眼”。

在“嫦娥三號”之后,就要實施第三步的采樣返回計劃。那時的探測器不但需要著陸器,還要有能夠將月壤、月巖樣品帶回來的返回艙,以及讓返回艙飛離月面并準確返回降落的推進系統。整個探測器將比“嫦娥三號”大得多,要靠未來在海南發射的“長征五號”運載火箭才能發射。

楊宇光告訴記者,“繞、落、回”這三步,對于整個探月來說都屬于“探、登、駐”這三大步中的第一步“探”。第二步“登”就要實施載人登月計劃,這需要低軌道運載能力達到一百噸級的巨型運載火箭,可實施深空任務的載人飛船,以及載人的登月艙。這將是非常宏大的巨型工程項目。

在載人登月之后,第三大步“駐”是指建立長期駐留的月球基地。那時的探月活動將從探測階段進入到應用階段。也許會產生更多的直接經濟效益。但目前還沒有解決月球長期駐留、地月往返的經濟性等關鍵問題。

雖然”嫦娥三號”設計任務是90天,但因為航天飛行任務都根據一些不確定因素而留有余量,因此我們大可期待它運行更長時間、更廣范圍。

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