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中国航天大事记:寻梦广寒宫 嫦娥三号顺利登月

时间:2017年08月18日 信息来源:网易军事 点击: 【字体:

中国航天大事记:寻梦月球 嫦娥三号顺利登月

2013122日,西昌卫星发射中心成功将着陆器和玉兔号月球车组成的嫦娥3号探测器送入轨道。1215日,玉兔号巡视器顺利驶抵月球表面。

嫦娥3号是中国探月工程二期的主任务。2013年12月2日,中国成功把嫦娥3号落月探测器直接送入地月转移轨道。12月14日,嫦娥3号在月面软着陆,首次实现了中国对地球以外天体的软着陆。12月15日,嫦娥3号着陆器与玉兔号月球车互相拍照,使中国成为世界第3个掌握落月探测技术的国家。

嫦娥3号的工程目标有三个:一是突破月面软着陆、月面巡视勘察、深空测控通信与遥操作、深空探测运载火箭发射等关键技术,提升航天技术水平;二是,研制月面软着陆探测器和巡视探测器,建立地面深空站,获得包括运载火箭、月球探测器、发射场、深空测控站、地面应用等在内的功能模块,具备月面软着陆探测的基本能力;三是,建立月球探测航天工程基本体系,形成重大项目实施的科学有效的工程方法。

嫦娥3号的科学目标也有三个:一是调查着陆区与巡视区月表地形地貌与地质构造;二是调查着陆区与巡视区月表物质成分、月球内部结构以及可利用资源;三是探测地球等离子体层以及开展月基光学天文观测。

嫦娥3号宽度为4米、高有4.2米,发射质量3780千克,其干重1220千克。它由着陆器和巡视器(俗称月球车,名叫玉兔号)组成,所以发射嫦娥3号实际上是发射了2个月球探测器,能分别开展就位探测和巡视探测,这在国际上也是首次。

嫦娥3号着陆器质量为1080千克,寿命12个月,着陆区为月球虹湾地区。驮着玉兔号月球车的嫦娥3号着陆器在落月时克服了反推减速(使用我国第一台1500~7500牛变推力发动机)、自主控制和着陆缓冲(在离月面近3米时要关掉反推发动机,以4米/秒自由落体。为缓减冲击力,嫦娥3号着陆器有4条腿,每条腿上有两根拉杆缓冲器,以吸收冲击能量)三大技术难点,通过主减速、快速调整、接近、悬停、避障、缓速下降等几个阶段,于12月14日安全落在了月球虹湾以东区域,一共耗时近700秒。它落在月球西经19.5°、北纬44.1°的虹湾以东区域,而且很平坦,只有1°~2°倾斜,远远低于小于15°倾斜的要求。中国采用的悬停、避障的智能着陆技术具有国际先进水平。此前,国外的地月球着陆器多为盲降,所以成功率不高。

此后,着陆器携带的4种科学载荷先后开始就位探测,其上的极紫外相机和月基光学望远镜是在世界上首次应用。极紫外相机是利用月球真空环境、自转速度慢等优势,对地球周围等离子体层的整体变化进行长达一年的全方位观测,这有助于了解太阳和地球的相互关系,提高中国空间环境监测和预报能力。它们获得了大量成果。月基光学望远镜也是在世界上首次应用,它主要在近紫外波段对重要天体的光变进行长期连续监测。由于地球上有大气层,很多地外天体的射线被地球大气所吸收了,其中包括紫外波段的光。

玉兔号月球车的质量为140千克,长1.5米,宽1米,高1.1米,设计寿命3个月,由9个分系统组成,采用6轮主副摇臂悬架的移动构形可6轮独立驱动,4轮独立转向,具有爬20°坡、越20厘米高障碍的自主越障和避障,活动范围为5千米2,移动速度为200米/小时。它首次靠“视觉”来完成定位工作,当遇到超过20°的斜坡、高于20厘米的石块或直径大于2米的撞击坑时,能够自主判断,安全避让。

在脱离嫦娥3号着陆器之后,玉兔号用携带的4种科学载荷先后开始巡视勘察,其中的测月雷达是在世界上首次应用。它装在月球车底部,可用于在巡视过程中直接探测30米内月壤结构和100米深的浅层月壳结构。它有2个探测通道,高频通道探测30米深月壤结构,低频通道探测100米深月壳的结构。  

嫦娥3号在落月后面临的最大难关就是月生存。为此,嫦娥3号首次采用了同位素热源以及导热流体回路、隔热组件、电加热器等,这相当于给探测器“盖被子”、“生炉子”、“开空调”,以确保舱内温度控制在-50℃~50℃之间,使探测器系统能顺利度过月夜,然后,被唤醒工作。

到2016年底,嫦娥3号着陆器上的大部分设备仍在工作,成为在月表工作时间最长的人造航天器。2014年底,玉兔号月球车在进入第二个月夜休眠前出现故障,导致它不能收起桅杆和太阳电池板以及移动。

至今,嫦娥3号开展了“测月、巡天、观地”的科学探测,取得了大量科学数据。同时,研究人员在月球浅表层地质结构、月基天文观测以及地球等离子体观测等方面取得了一系列创新性科学研究成果。据不完全统计,在SCI、EI类国内外重要学术刊物上发表文章100余篇,重要成果相继发表在《science》、《nature》和《美国科学院院刊》等国际顶级学术刊物上,有的还成为其封面文章,带动了国际月球与行星科学研究和应用发展。

玉兔号开展了着陆区月壤内部与月壳浅层结构探测。首次研制的超宽频带测月雷达,采用“边走边探”方式,获得着陆区月壳浅层330米深度内的剖面结构特性及地质演化图,这也是国际首幅月球地质剖面图。利用月球车上全部四台科学仪器的探测数据的研究,国际上首次揭示了月球雨海区的火山演化历史。利用粒子激发X射线谱仪和红外成像光谱仪探测数据,发现一种全新的月球玄武岩。

通过嫦娥3号着陆器上的国际首台月基光学望远镜,利用月球高真空无大气影响和月球自转缓慢因而连续观测周期长的特点,获得大量数据:一是在月面上对多个天区实现3900多小时近紫外天文观测,已获得18.7万幅图像数据。二是得到一批重要密近双星完整的紫外光变曲线,发现仙王座GK星是双星快速物质交流演化中的天体,对检验双星理论模型具有重要意义。三是获取了月球外逸层水含量的最新结果,水的含量比“哈勃望远镜”的探测结果低2个数量级,与理论预期值最为接近,修正了国外得出的月球上有大量水分子存在的结论。

嫦娥3号着陆器通过国际上首次研制了极紫外相机,在月面上对地球周围15个地球半径的大视场等离子体层进行极紫外观测,获取1300多幅地球等离子体层图像数据。首次发现了地球等离子体层边界在磁层亚暴的影响下发生凸起,一是揭示了太阳活动对地球空间环境的影响;二是确认了地球等离子体层的尺度与地磁活动强度呈反相关关系,进而提出了等离子体层的空间结构受到地球磁场和电场约束及控制的最新观点。

2016年1月4日,国际天文学联合会正式批准了中国嫦娥3号着陆区4项月球地理实体命名,分别是“广寒宫”、紫微、天市和太微。至此,中国和其他国家申请并批准的以中国元素命名的月球地理实体达到了22个。


(作者:佚名)
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