嫦娥四號(hào)是世界首顆在月球背面軟著陸和巡視探測(cè)的航天器,它由著陸器、巡視器,以及"鵲橋"中繼衛(wèi)星組成。而來自上海的科研團(tuán)隊(duì)在嫦娥四號(hào)的月背探測(cè)之旅中起到了關(guān)鍵作用。
和嫦娥三號(hào)相比,嫦娥四號(hào)背負(fù)更艱巨的使命,它將實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸和巡視勘察。
由于其首選著陸區(qū)為地形崎嶇的月球南極艾特肯盆地,這就對(duì)探測(cè)器的著陸精度提出了很高的要求。為此,上海航天的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為巡視器定義了感知、移動(dòng)、探測(cè)等七種工作模式,同時(shí)做了大量試驗(yàn),提高其適應(yīng)地形的能力、通過極限的能力,以及自主工作的能力。
嫦娥四號(hào)項(xiàng)目辦副主任鄭云青說,針對(duì)各種意外情況的處理,在這方面團(tuán)隊(duì)做了很多地面的一些驗(yàn)證試驗(yàn)。
嫦娥四號(hào)的著陸點(diǎn)在月球背面,這使得探測(cè)器與地球的直接通訊信號(hào)受到月球遮擋,必須通過"鵲橋"中繼星進(jìn)行信號(hào)中轉(zhuǎn),這也就對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性提出了更高的要求。打個(gè)比方說話的聲音變小了,只能靠你耳朵的靈敏度提高,才能聽到我說什么東西。
而要讓嫦娥四號(hào)安全地著陸,就要靠上海技物所研制的載荷激光測(cè)距敏感器了,它從著陸器距離月球30公里時(shí),開始向月面發(fā)射激光進(jìn)行"導(dǎo)航";而當(dāng)距離月表僅100米時(shí),激光三維成像敏感器開啟,迅速而準(zhǔn)確地搜尋安全著陸地。兩者配合,保證著陸器看得準(zhǔn)、落得穩(wěn)。
嫦娥四號(hào)的著陸區(qū)域很小,比嫦娥三號(hào)要小,所以要在更高的區(qū)域就要轉(zhuǎn)了。且其懸停的時(shí)間非常短每次成像時(shí)間只有250毫秒左右2539相當(dāng)于四分之一。而位于月球車前方的紅外成像光譜儀,是嫦娥四號(hào)巡視器的"可以感知紅外的眼睛"。單次探測(cè)的時(shí)間相對(duì)于嫦娥三號(hào)縮短了一半。對(duì)這區(qū)域進(jìn)行毫米級(jí)的光譜圖譜數(shù)據(jù)獲取,這個(gè)數(shù)據(jù)為科學(xué)家做月表礦物成分的反演分析。
嫦娥四號(hào)面臨的另一大挑戰(zhàn)是,它的工作環(huán)境可謂是"冰火兩重天"。月球表面溫度最低可達(dá)零下180度,最高超過150度,而著陸器與月球車上單機(jī)運(yùn)行溫度一般要求在零下40度到零上50度左右。為此,上海硅酸鹽研究所歷經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn),研制了13種涂層和組件,實(shí)現(xiàn)雙向隔熱,同時(shí)還要兼顧防靜電等特殊工作環(huán)境的要求。使用之前要經(jīng)過許多的地遠(yuǎn)模擬試驗(yàn)?zāi)莻€(gè)階段整個(gè)團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了一年多。
在準(zhǔn)備著陸時(shí),"嫦娥四號(hào)"還要經(jīng)歷一個(gè)極端高溫,發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)最高可達(dá)1400多度,而周邊的儀器卻要在幾十度室溫條件下正常工作,為此研究人員研制了一個(gè)高溫多層隔熱屏,將高溫環(huán)境隔離開來。一邊是火焰一邊還要使儀器工作,所以隔熱要求就特別高。
一個(gè)月夜相當(dāng)于地球上14天,為了讓嫦娥四號(hào)能熬過寒冷的月夜,研制人員還開發(fā)了休眠喚醒功能。當(dāng)月夜降臨時(shí),巡視器會(huì)為自己找好棲身之所開始休眠。一直到太陽照射到月球車太陽翼的電池片上,將其喚醒,再開啟又一次勘測(cè)。
嫦娥四號(hào)電源分系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人徐澤鋒告訴記者,嫦娥四號(hào)上采用的是太陽電池,它的發(fā)電效率已經(jīng)達(dá)到了30.84%,在極端溫度下還是能夠可靠地恢復(fù)整個(gè)能源的供給。
月球背面是迄今無人涉足過的未知區(qū)域,上海智慧正助力嫦娥四號(hào),邁出這前所未有的關(guān)鍵一步。
嫦娥四號(hào)主要的任務(wù)是落下去,嫦娥五號(hào)就是要回來。希望在國(guó)際上有新的創(chuàng)新,不能重復(fù)原來走過的路。
千百年來,人類能看到的都是月球正面,除了環(huán)形山、隕石坑外,月球背面究竟還有些什么呢?也許隨著此次嫦娥四號(hào)在月球背面成功軟著陸,更多秘密將逐漸揭曉。
(看看新聞Knews記者:湯銘 張幗霞 見習(xí)記者:朱齊越 編輯:施荔)
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