12月10日晚,嫦娥三號探測器按照既定控制策略自主完成環(huán)月降軌控制,順利降至100公里×15公里的環(huán)月軌道,進(jìn)入軟著陸準(zhǔn)備階段,如果一切順利,大約4天后“嫦娥”自主落月的大戲就將揭幕。
記者從嫦娥三號誕生地——中國航天科技集團公司第五研究院了解到,在即將實施的落月下降過程中,嫦娥三號著陸器是自主控制的,就是說“往哪里落、以多快的速度落”都由著陸器自己做主。其中,著陸器身上攜帶的“三件寶”——高精度測速測距敏感器、GNC計算機、7500N變推力發(fā)動機將發(fā)揮關(guān)鍵作用。
高精度測速測距敏感器就像著陸器的“眼睛”,它能準(zhǔn)確判讀著陸器相對于月球的速度與距離;GNC計算機如同靈活的“大腦”,通過儲備在其中的大量軟件和風(fēng)險預(yù)案,能夠快速處理各種突發(fā)問題,沉著冷靜地做出正確的判斷;7500N變推力發(fā)動機相當(dāng)于著陸器的“翅膀”,幫助著陸器在月球?qū)崿F(xiàn)空中懸停、平移、快飛、慢飛等一系列高難度動作。
有“眼睛”“大腦”“翅膀”的協(xié)同配合,嫦娥三號著陸器與美、俄兩國的落月“前輩”們相比功能更強、安全性更高。專家介紹說,嫦娥三號在軟著陸下降過程中,新增了懸停段、避障段兩個“自選動作”。在懸停段、避障段,著陸器可以自如地在方圓半個足球場大小的月面上為自己挑選一塊平坦、心儀的落點。著陸器從距離月表15公里的高處開始進(jìn)入軟著陸過程,通過對變推力發(fā)動機的精確控制,落月速度可以迅速降到每秒4米以下。
當(dāng)然,要讓重達(dá)2噸以上的嫦娥三號最終安全落月,修長有力的腿必不可少。五院研發(fā)人員精雕細(xì)琢,為嫦娥三號打造的四條腿,將使它輕盈地踏上既熟悉又陌生的月球,留下中國航天器在地外天體軟著陸的足跡。
嫦娥三號的四條腿既要輕便,又要經(jīng)受落月時的載重考驗,一度為五院嫦娥三號研制團隊帶來很大困難。經(jīng)過大量試驗驗證,科研人員在“腿骨”內(nèi)部增加了類似橡皮泥的塑性變形吸能材料,在著陸沖擊時能起到很好的吸能和緩沖作用,而腿部末端安裝了臉盆大小的圓形大腳,可以保證著陸器在復(fù)雜的月球表面站穩(wěn)腳跟。
由于地球土壤與月壤存在較大差異,很難找到合適的地區(qū)進(jìn)行著陸模擬試驗,科研人員采集了多種礦巖進(jìn)行分析,最終選擇長白山火山巖作為試驗土壤的基礎(chǔ),經(jīng)過研磨等精加工后,填充到16米見方的地面試驗場當(dāng)中,再根據(jù)可能遇到不同的月面情況進(jìn)行投放試驗。在這里,嫦娥三號著陸器從初樣到正樣進(jìn)行了近百次的模擬試驗,從水平面到十幾度的坡面,著陸器的四條長腿均表現(xiàn)優(yōu)異,將力保它在真實月壤上完美著陸。