嫦娥落月“密码”——中国“轻功”是怎样炼成的？

    新华网北京１２月１４日电（记者余晓洁、罗沙、李志晖）１４日晚，嫦娥“三姑娘”怀抱“玉兔”驾临距离地球３８万公里的月宫，实现了中国人数千年的奔月梦想，也让中国成为世界上继美国、前苏联之后第三个实现着陆月球的国家。

    嫦娥三号探测器这一落，在天宇划出一条美丽的弧线。这听起来轻松浪漫，其实不然。

    试想，探测器本身加上推进剂共３７８０公斤的“庞然大物”在１１分钟里速度从每秒约１．７公里减到零，从１５公里高处降落到一个陌生又崎岖不平的地方，该是怎样的惊心动魄！

    “嫦娥”的“轻功”是怎样炼成的？专家告诉记者，科研人员在“嫦娥”的“脑子”里输入主减速、快速调整、接近、悬停、避障和缓速下降六道“密码”。

    动力：推得精、变得准

    问：月球上空没有大气，嫦娥三号是如何实现减速的？

    火箭专家、中国航天科技集团公司第六研究院副院长刘志让：我们为嫦娥三号量身研制了变推力发动机。它朝着嫦娥三号落月运动的反方向作用，从而实现减速。只有发动机“推得精”，嫦娥三号的速度才能“变得准”。嫦娥三号推进分系统由１台７５００牛变推力发动机和若干台姿控发动机组成。这台７５００牛变推力发动机是我国目前推力变化范围最大的发动机。这是变推力发动机在我国探月工程乃至我国航天事业中的首秀。研制难度、技术与控制精度要求之高前所未有。

    北京飞控中心总体室副主任吴凤雷：短短几分钟内，嫦娥三号在导航制导控制系统的指挥下改变推力大小，完成主减速和快速调整。速度从每秒１．７公里降至大约每秒５０米，高度从１５公里降至不到３公里。

    制导：聪明的“大脑”

    问：１５公里内的动力下降，嫦娥三号是自主导航还是根据地面指令行动？

    嫦娥三号探测器系统副总指挥谭梅：整个动力下降段就十多分钟，时间非常非常短。国外同行把类似这种地面无法直接控制探测器的短暂时间称为“黑色瞬间”。只能事先把程序设定好存进去，让嫦娥三号有“足够聪明的大脑”－－导航制导控制系统。

    嫦娥三号着陆器分系统副总设计师张熇：导航制导控制系统是整个探测器的重大难点之一。我们为嫦娥三号装备了全新的测距测速敏感器以及地形识别设备，同时研发了一套完整的控制算法。导航制导控制系统将测速测距数据和地形数据结合判断，最终形成一套完善的策略来控制推进系统，确保实现平稳降落。

    中国航天科技集团公司五院西安分院党委书记李军：动力下降段测距测速敏感器发挥重要作用。安装在着陆器上的测距测速天线，像灵敏的“触角”，实时收发射频信号，并及时传递至探测器控制系统，实时掌握嫦娥三号着陆器相对于月球表面的速度和位置。

    吴凤雷：完成快速调整后嫦娥三号进入接近段和悬停段，距离月面高度逐步下降至约百米，然后悬停。

    避障：“我们都是你的眼”

    问：月面崎岖不平，嫦娥三号如何避开岩石大坑？

    张熇：嫦娥三号在接近段有一次光学成像，先大范围找一个相对平的地方挪到那附近。然后一百米悬停的时候再找一个更平坦的小范围。

    谭梅：悬停的目的就是让嫦娥三号避开障碍、搜索安全着陆区。嫦娥三号预选着陆区虹湾相对平坦。但月球表面仍然存在坡度、石块等不确定地质条件。嫦娥三号携带的测距测速仪，激光三维成像敏感器等就相当于嫦娥的“眼睛”。它们对月球表面快速扫描，并绘制出立体影像。

    中科院上海技术物理研究所舒嵘研究员：激光三维成像敏感器的测量范围是５０至１２０米，大约从距月面１００米处开始工作，为嫦娥三号提供着陆区三维地形信息，帮助它避障。

    落月：“中华好轻功”

    问：嫦娥一号完成绕月使命后重重撞月消香玉陨，嫦娥三号如何做到轻柔落月？

    吴凤雷：经过粗避障、精避障，嫦娥三号距离自己选择的着陆点只有数米时，接到关机信号发动机关闭，进入无动力下降。着陆时，“嫦娥”的垂直速度不大于４米每秒。

    嫦娥三号探测器系统总设计师孙泽洲：地外探测器的落地缓冲可以用气囊或者缓冲腿，嫦娥三号采用了四条着陆腿。它因此成为我国第一个带腿的航天器。

    由中科院合肥物质科学研究院和固体物理研究所研制的着陆器缓冲吸能部件，采用了一种具有优异力学性能、高吸能本领的新材料，确保着陆器以舒适的方式着陆，而不翻倒。

    着陆缓冲分系统主任设计师杨建中：这四条腿着陆时承受巨大的冲击，却能保证嫦娥三号强、轻、柔、稳地落月。我们骄傲地称之为“中国腿”。