嫦娥五號昨晚落月 驚險14分鐘背後有哪些「黑科技」？

新京報快訊（記者 倪偉）12月1日23 時11分，嫦娥五號探測器成功著陸在月球預選著陸區，並傳回著陸影像圖。

22時57分，嫦娥五號著陸器和上升器組合體從距離月面約15公裡處開始動力下降，7500牛變推力發動機開機，逐步將探測器相對月球速度從約1.7公裡/秒降為零。其間，探測器進行快速姿態調整，逐漸接近月表。

此後，探測器進行障礙自動檢測，選定著陸點後，開始避障下降和緩速垂直下降，平穩著陸於月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區，位於月球正面西經51.8度、北緯43.1度附近。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。

嫦娥五號動力下降過程中降落相機拍攝的圖像。供圖/國家航天局

懸停避障自主選好落月點

嫦娥五號落月和近月制動一樣，都只有一次機會。由於採樣後上升器還需從月面起飛，落月的過程也是為月面起飛選擇「發射場」的過程。

相較於嫦娥三號、四號，嫦娥五號對於著陸點的位置精度和平整度要求更高，著陸區域內不能有太高的凸起，或者太深的凹坑，坡度也要符合任務要求。落月的過程就是邊飛行邊找尋落點，這一過程要在15分鐘內完成。

為了實現「選址正確、落得準確」，嫦娥五號採用了航天科技集團五院502所研發的「粗精接力避障」方式，這一方式已在嫦娥三號和四號上應用。

分解動作來看，在制導、導航與控制（GNC）系統的指揮下，著陸器和上升器組合體先是大推力反向制動快速減速，快速調整姿態，對預定落區地形進行拍照識別，避開大的障礙，實現「粗避障」。接著，組合體在距離月面100米高度懸停，再次進行精確拍照，實現「精避障」。之後，再斜向下飄向選定的著陸點，移動到著陸點正上方之後豎直下降，到距離月面較近時關閉發動機，然後利用著陸腿的緩衝實現軟著陸。

嫦娥五號軟著陸後降落相機拍攝的圖像。供圖/國家航天局

四條「腿」落得穩、站得正

落月的關鍵在於平穩。嫦娥五號著陸上升組合體在落月時，撞擊月面會形成較大的衝擊載荷，必須設計相應的著陸緩衝系統，保證探測器不翻倒、不陷落。這是落月的技術難題之一。

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」，由嫦娥五號機構分系統團隊研製，也來自於嫦娥三號、嫦娥四號的經驗。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。

與嫦娥三號的著陸緩衝設計方案相比，由於任務難度增加，嫦娥五號著陸緩衝能力要求提高了30%，但重量卻減少了5%。

上升器的「大腦」和「眼睛」協助降落

表面上看，嫦娥五號落月過程，就是著陸器「背著」上升器著陸。但實際上，落月過程中上升器也沒閒著。

著陸器藉助了上升器的「大腦」和「眼睛」，分別是上升器中央控制計算機和星敏感器。前者也是上升器月面起飛時要用的「大腦」，後者可以通過「看星星」確定自己的姿態。

這是設計人員根據「上升器全程陪同著陸器」的實際想出的妙招，既節約了成本又減輕了重量。將著陸所需的載荷，分散給著陸器和上升器，同時實現一套設備多個功能。

距離月面較近時，主發動機激起的月塵會汙染星敏感器，從而影響上升器月面起飛。所以設計人員專門設計了一個蓋子，在距離月面一定的高度時，把星敏感器的鏡頭蓋起來，待落月之後月塵散去，再打開蓋子。

嫦娥五號著陸器和上升器組合體成功軟著陸示意圖。供圖/國家航天局

靈活轉動的「鍋」保證不失聯

38萬公裡外的嫦娥五號正經歷什麼樣的考驗？著陸上升組合體上一口小小的「鍋」，時時傳送著所有的遙測數據。這個「小鍋」就是定向天線——將數據傳輸到地面的發射轉換裝置。

從月球把數據發送回地球，通信的距離相比地面手機通信遠了幾萬倍，需要採取特殊的對地定向天線。航天科技集團五院總體設計部設計的定向天線，擁有雙軸驅動機構。雙軸驅動機構就像人的肩關節、肘關節，驅動天線轉動，確保「小鍋」始終對準地面。

新京報記者 倪偉

編輯 樊一婧 校對 劉軍