昨夜嫦娥落月

2020-12-03 光明網

12月1日23時11分，嫦娥五號探測器成功著陸在月球正面西經51.8度、北緯43.1度附近的預選著陸區，並傳回著陸影像圖。 12月1日22時57分，嫦娥五號探測器著陸器和上升器組合體從距離月面15公裡處開始實施動力下降，7500牛變推力發動機開機，逐步將探測器相對月球縱向速度從約1.7公裡/秒降為零。

期間，探測器進行快速姿態調整，逐漸接近月表；此後進行障礙自動檢測，選定著陸點後，開始避障下降和緩速垂直下降，平穩著陸在位於月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區。著陸過程中，著陸器配置的降落相機拍攝了著陸區域影像圖。

成功著陸後，著陸器在地面控制下，進行了太陽翼和定向天線展開等狀態檢查與設置工作，將正式開始持續約2天的月面工作，採集月球樣品。

如何自主著陸？

600公裡外「全自主跳傘」

在距月面1.5公裡時，嫦娥五號利用光學成像敏感器進行粗避障，剔除大型障礙物；距月面僅百米時，嫦娥五號上的備用雷射三維成像敏感器進行精確避障，精準識別選好落點。

一邊下降一邊避障，待嫦娥五號飛到選定著陸點後，一個側身開始垂直下降，並在距離月面較近時關閉發動機、自由落體……

著陸腿緩衝著陸！至此，嫦娥五號完美落月！

主動減速、快速調整、迅速接近、精準選點、穩步著陸……整個落月過程，一系列複雜精細的動作都由嫦娥五號自主完成，猶如一位在月球凌空漫步的嫋嫋仙子，婀娜多姿。

「可以說，落月的過程就是邊飛行邊找尋落點，在15分鐘內，完成約600公裡外的全程自主跳傘。」中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器系統副總設計師彭兢說。

為了實現「選址正確，落得準確」，嫦娥五號採用了中國航天科技集團五院502所已經在嫦娥三號和四號上應用的 「粗精接力避障」的方式，即在502所研製的制導導航與控制（GNC）系統的指揮下，將「粗避障」與「精避障」相結合，讓嫦娥五號穩穩地降落。

如何避免衝擊？

著陸器「大腿」顯身手

落月的關鍵在於「平穩」二字。嫦娥五號落月時，撞擊月面會形成較大的衝擊，必須設計相應的著陸緩衝系統，吸收著陸的衝擊，保證探測器不翻倒、不陷落，這是落月的技術難題之一。而著陸緩衝機構，通俗地說就是嫦娥五號的「腿」。

這四條緩衝、支撐一體化的「腿」可不一般，它們是嫦娥五號機構分系統團隊精心設計、巧手研製，更擁有嫦娥三號、嫦娥四號的完美基因。

據介紹，著陸緩衝機構具有完全自主智慧財產權的 「偏置收攏、自我壓緊」式方案，保證了收攏簡單、展開可靠，解決了著陸緩衝、著陸穩定性等多方面的問題。

與嫦娥三號的著陸緩衝設計方案相比，由於任務難度增加，嫦娥五號任務的著陸緩衝能力要求提高了30%，但機構重量指標卻減少了5%，這為研製團隊帶來了不小的難題。

面臨減重的難關，研製團隊反覆迭代，每次修改完設計，討論時一旦發現新的減重突破口，又毫不猶豫地再次推翻設計、繼續修改，最終達到了設計指標，確保了嫦娥五號穩定可靠地完成與月球的親密「擁抱」。

怎樣挖取土樣？

從月表2米深度鑽取

「嫦娥五號探測器的目標任務是：實現月面自動採樣返回，採集約2千克月球樣品返回，開展月球樣品地面分析研究。」中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器總體副主任設計師李青表示，嫦娥五號任務飛行過程分為發射入軌、地月轉移、近月制動、環月飛行、著陸下降、月面工作、月面上升、交會對接與樣品轉移、環月等待、月地轉移、再入回收11個階段，總飛行時間約23天。

「嫦娥五號探測器設計了兩種採樣方式，分別是鑽取採樣和表取採樣。 」李青介紹道，鑽取採樣是用一個約2米（長）的鑽杆鑽入月表內部，採集2米深度、約0.5千克的樣品。表取採樣是用機械臂進行多點採樣，採樣區域包括平地，撞擊坑、凸起、小石塊都可以作為採樣樣品。

「這些樣品的分布不同，具有不同地質特點，也有不同演化歷史，可以大幅提高科研價值。鑽取採樣和表取採樣後分別進行封裝，再對樣品容器進行密封，以保證樣本在返回過程中不受到外界環境的汙染。」李青說。

落點如何選擇？

仍屬月球探測「處女地」

此次嫦娥五號的月球著陸區域名叫 「風暴洋」，周圍有1300米高的火山群，環境之險峻名副其實，讓嫦娥五號此行更加充滿探險的意味。隨著嫦娥五號的造訪，月球風暴洋舉世聞名。

科學家們認為，著陸在此是十分明智的選擇。從地球上看起來，這裡更像是廣闊、黑暗的熔巖平原。

過去，這裡還從未有過任何人類探測器到訪過的足跡。

為何選擇在這裡？雖然這裡和嫦娥三號在月球虹灣著陸點的緯度基本相當，但根據目前研究成果，這塊區域形成的地質年代較短，約37億年。中科院國家天文臺專家表示，此次嫦娥五號有望獲取最年輕的月球返回樣品，在月球火山活動和演化歷史研究等方面取得原創性的科學成果。

由於涉及採樣後上升器的月面起飛，嫦娥五號落月的過程也是為後續上升器月面起飛選擇「發射場」的過程。專家介紹，相較於嫦娥三號、四號，嫦娥五號需要著陸區域內無太高的凸起、無太深的凹坑，並且坡度要符合任務要求，這對著陸點的位置精度和平整度方面提出了更高要求。

本版文圖據新華社、央視等綜合整理

來源： 青島早報

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