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月背“软着陆” “嫦娥”硬功夫

时间:2019-01-24 12:51来源:网络整理 作者:佚名 点击:
近处是一大片土地,淡黄中透着几分褐色,致密的纹理在阳光的照射下显得分明;稍远处是一个近乎圆形的凹陷,其

近处是一大片土地,淡黄中透着几分褐色,致密的纹理在阳光的照射下显得分明;稍远处是一个近乎圆形的凹陷,其隐约可见的底部似乎隐藏着来自远古的秘密;远处的地势略有起伏,如我们常见的小丘陵一般从左向右横亘在那里;小丘陵之外一片虚无之境,只能看到漆黑神秘的天空。

这张图片看似普通平常,然而,它可能是在新年钟声的余韵中,呈现在地球人面前最具有艺术气息、最令人感动的一张图片。它拍摄记录的是冯·卡门撞击坑的景象,那是位于距离地球约40万公里月球背面一个叫作艾肯特盆的地方。跨越漫漫征程、拍下这张图片的“摄影师”是人类的月球使者嫦娥四号探测器。1月3日10时26分,它以完美的惊鸿一落,创造了人类探测器首次月背软着陆的历史。而后,它轻轻“按”下快门,拍摄下第一眼“看”到的景象,通过鹊桥中继卫星,将其传输回地球。

顷刻间,这张照片通过各种传播方式呈现在人们面前,其记录的景象成为我们这颗蓝色星球上传播最快、最广的画面之一。人们从中不仅零距离领略到月球背面特有的景致,感受到那个天地间别样的苍凉与寂寥,而且深深震撼于人类航天科技所达到的精度与高度。月背零距离首照见证的既是造化之手雕琢出的大自然之美,又是人类智慧演绎的科技之美和艺术之美。在这个寒冷的冬季里,它以一种特有的方式温暖着我们的心。

苍茫一去40万公里

为了月背完美软着陆那一刻,中国“嫦娥”努力了多少年?这其实不是一个容易回答的问题,因为奔月实在是一个远古就有的东方梦想。“岁月不居,时节如流。”东方梦想在斗转星移之间逐渐照入现实。随着中国探月计划于本世纪初立项启动,嫦娥一号、二号、三号探测器陆续升空,接连实现了绕月、撞月探测,月面正面虹湾地区软着陆等探测任务。

作为嫦娥三号的备份星,嫦娥四号探测任务被确定为实现人类探测器首次在月球背面软着陆。2018年5月21日,嫦娥四号中继星“鹊桥”于西昌卫星发射中心由长征四号丙运载火箭发射升空。之后,其顺利进入距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道,成为世界首颗运行在该轨道的卫星。6个多月后,嫦娥四号发射升空,奔月之旅正式拉开大幕。此后,仅经过一次轨道修正,嫦娥四号就顺利运行至月球附近。

2018年12月12日,测控中心对其实施近月制动,成功实现了太空精准“刹车”,嫦娥四号被月球引力捕获,进入环月轨道运行。12月30日,飞行控制中心对嫦娥四号实施降轨控制,使其进入近月点高度约15公里、远月点高度约100公里的预定月球背面着陆准备轨道。

至此,嫦娥四号飞越了约40万公里漫漫旅途,顺利进入软着陆备战状态,为惊鸿一落做好了充分准备。全球航天爱好者都屏气凝神,等待其月背着陆、创造人类月球探测历史的那一刻。

精准实现月背“盲降”

嫦娥四号完美月背软着陆已成为探月史上的经典。此刻,当我们回首整个软着陆过程时,大可以带着几分轻松与惬意,然而彼时又克服了怎样的困难呢?

首先,地形险要、起伏不定,使软着陆面临“一失足成千古恨”的风险。中国科学家综合科考价值和太阳光照射情况,为嫦娥四号精挑细选了预定着陆区,即位于月背南极艾肯特盆地的冯·卡门撞击坑,虽然该地是相对平坦的盆地中的“坑”,但是月球背面整体上地势高低起伏不定,盆地区域内部环境仍然复杂多样。用中国探月工程总设计师吴伟仁的话来概括,嫦娥四号软着陆就好像在崇山峻岭的云贵川地区着陆一样,难度可想而知。为了以防万一,科学家将距离冯·卡门撞击坑不远的克雷蒂安撞击坑确定为备选着陆区。

其次,通信延迟、近乎盲降,使软着陆地面控制实际上失去了及时干预能力。对于月面软着陆,中国航天人其实并不陌生。2013年,嫦娥三号就曾在月球虹湾地区完美实施过。但是,那次嫦娥是在月球正面的虹湾地区实施的软着陆,地面控制系统尚且可以直接完成与其通信,进行干预指导。这次月背软着陆,地面控制中心必须通过鹊桥中继星与其实现数据传输,较长的通信时间延迟使得对于情况瞬息万变的着陆过程进行干预指导变得无比困难,对于地面来说,嫦娥四号的落月事实上就是一场自主、自助的“盲降”。

为降低“盲降”带来的风险,地面测控中心可谓做足了准备。一方面尽可能通过各种渠道方式,把目标着陆区的各种参数和信息注入嫦娥四号,使其提前做到“心中有数”。另一方面,给其提供最先进的软硬件装备。在着陆器“腿”上下功夫自然不必说了,相关团队专门选择了特殊铝合金材料,设计了具有良好缓冲作用的结构,确保其落得稳、站得好。在智能化上下功夫,让着陆器会思考、会选择。相关团队给着陆器装配了测距测速敏感器,让它睁大慧眼,自主精准判断地形地貌,选择最佳落脚点。

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