网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

嫦娥揽月|探测器完美落月背后隐藏着什么“黑科技”?

0
分享至

  

  三维模拟动画图。 北京航天飞行控制中心 供图

  2020年12月1日,在经历了为期一周的地月转移、近月制动、环月飞行之旅后,“嫦娥五号”探测器的着陆上升组合体成功实施在月面预定区域的软着陆。历经主动减速、快速调整、接近、悬停避障、缓速下降和自由下落段,这稳稳的一落看似轻盈轻松,却蕴藏着“嫦娥五号”探测器抓总研制单位航天科技集团五院的众多智慧和积淀。

  GNC高精度关键技术

  “嫦娥五号”任务的落月和近月制动一样,都是只有一次机会,必须一次成功。由于涉及采样后上升器的月面起飞,所以,“嫦娥五号”落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。相较于“嫦娥三号”和“嫦娥四号”,“嫦娥五号”对于着陆点的位置精度和平整度方面的高要求是空前的,需要一个着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑,坡度要符合任务要求。可以说,落月的过程就是边飞行边找寻落点,在15分钟内完成约600公里外的全程自主跳伞。

  为了实现“选址正确,落得准确”,“嫦娥五号”采用了五院502所已经在“嫦娥三号”和“嫦娥四号”上应用的“粗精接力避障”的方式,即502所研制的制导导航与控制(GNC)系统的指挥下,着陆器和上升器组合体先是大推力反向制动快速减速,然后快速调整姿态并对预定落区地形进行拍照识别,避开大的障碍,实现“粗避障”,然后组合体在飞到距离月面100米时悬停,并再次对选定区域进行精确拍照,实现“精避障”,之后再斜向下飘向选定的着陆点,在移动到着陆点正上方之后开始竖直下降,到距离月面较近时关闭发动机,然后利用着陆腿的缓冲实现软着陆。

  着陆缓冲机构显身手

  落月的关键在于平稳二字。“嫦娥五号”着陆上升组合体在落月时,撞击月面会形成较大的冲击载荷,必须设计相应的着陆缓冲系统,吸收着陆的冲击载荷,保证探测器不翻倒、不陷落,这是落月的技术难题之一。着陆缓冲机构,通俗地说就是“嫦娥五号”的“腿”。

  这四条缓冲、支撑一体化的“腿”可不一般,它们来自于机构分系统团队的精心设计、巧手研制,更来源于“嫦娥三号”和“嫦娥四号”的完美基因。着陆缓冲机构具有完全自主知识产权的“偏置收拢、自我压紧”式方案,保证了收拢简单、展开可靠,解决了着陆缓冲、着陆稳定性等多方面的问题。

  与嫦娥三号的着陆缓冲设计方案相比,由于任务难度增加,“嫦娥五号”任务的着陆缓冲能力要求提高了30%,但机构重量指标却减少了5%。这为总体设计部的团队成员带来了不小的难题。面临减重的难关,研制团队反复迭代,每次修改完设计,讨论时一旦发现新的减重突破口,又毫不犹豫地再次推翻设计、继续修改,最终成功满足了设计指标,确保了“嫦娥五号”稳定可靠地完成与月球的亲密拥抱。

  经济的“外脑”“外眼”设计

  在“嫦娥五号”的落月过程中还有两个精妙的设计。一是虽然表面上看是着陆器“背着”上升器软着陆到了月面上,但实际上整个落月的过程着陆器GNC系统的工作和智能自主的指挥过程都是借助了“外脑”和“外眼”,这个“外脑”和“外眼”分别就是上升器月面起飞时要用的“最强大脑”中央控制计算机,和通过“看星星”确定自己姿态的星敏感器,这是设计人员根据“上升器全程陪同着陆器”的实际想出的妙招,既节约了成本又减轻了重量。

  二是由于距离月面较近时主发动机会激起的月尘污染星敏感器,从而影响上升器月面起飞,所以研制团队专门设计了盖子,在距离月面一定的高度时把星敏感器的镜头盖起来,团队称之为“天黑请闭眼”,待落月之后月尘散去再通知星敏感器把盖子打开,这一睁一闭之间,着陆器和上升器组合体已经顺利着陆在月球之上了。

  定向天线“一线牵”

  落月牵动着国人的心。38万公里外的“嫦娥五号”正经历着什么样的考验?所有的讯息,都需通过着陆上升组合体的一口小小的“锅”来实时传送遥测数据。这个“小锅”就是定向天线——把探测器上的数据传输到地面的发射转换装置。

  从月球把数据发送回地球,通信的距离相比地面手机通信远了几万倍,这就需要采取特殊的对地定向天线来发送数据。五院总体设计部设计的定向天线包含了反射面天线辐射器、双轴驱动机构。双轴驱动机构就像人的肩关节、肘关节,驱动反射天线辐射器灵活地转动,确保“小锅”始终对准地面。为了使整器减重,此款反射面天线极致轻量化设计,相比同类天线减重40%以上,既轻便又可靠。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐

九鼎集团陨落,台面下“抽屉交易”令人咋舌,股权交易变动仍存疑

全球财说
2021-01-21 11:42:44

沪报告3例本土确诊病例,昭通路居民区(福州路以南)为中风险地区

上海发布
2021-01-21 14:16:07

以色列超1.2万人接种辉瑞疫苗后仍感染新冠:69人已注射第二剂

澎湃新闻
2021-01-21 11:45:20

百度地图发布2020年中国十大堵城:北京仅排第三

快科技
2021-01-21 11:02:31

2020年度沃德十佳发动机出炉

言车社
2021-01-21 10:07:58

@ 所有人!全国100趟航班车次急寻同乘人

每日经济新闻
2021-01-21 12:45:01

出轨变性人,还殴打美艳女友?NBA最渣之一非他莫属

篮球大论坛
2021-01-21 13:43:42

新华每日电讯:两位书记的耳光,打出的为官境界天上地下

环球网资讯
2021-01-20 07:58:32

白宫新闻秘书:拜登认为特朗普弹劾案审判机制应由参议院决定

澎湃新闻
2021-01-21 12:37:29

儿子不孝,母亲做了个小布人,天天用针扎,布人上写的是老伴名字

南瓜屋故事
2021-01-20 23:14:33

巴西银行拟退出中国市场

巴西商业资讯网
2021-01-21 09:13:08

他56岁任云南省委书记,24岁任县长,73岁去世,百位云南功臣之一

巨静云爱搞笑
2021-01-21 14:25:52

药店卖空盒药,女子讨说法被质疑,她又买一盒店长立刻被打脸

二十三号
2021-01-21 04:14:37

原中国船舶重工集团有限公司董事长胡问鸣被决定逮捕!

中新经纬
2021-01-21 10:07:26

波多野结衣坐在榻榻米上自拍,感谢粉丝送洋装

爱周末
2021-01-20 06:58:53

开赛至今 退步最为明显的十大NBA球员

谈球不说爱
2021-01-21 06:00:12

日本物业进驻中国小区,业主张灯结彩、放鞭炮!网上炸开锅了……

掘金日本房产
2021-01-19 19:00:55

中方报道美国辉瑞疫苗致死事件来质疑它的安全性,造成全球公众对疫苗信任度下降,外交部回应

北京商报
2021-01-20 23:40:06

拜登就职后全美多地爆发抗议:示威者街头焚烧国旗 打砸建筑一片狼藉

新京报
2021-01-21 14:15:48

再婚后,我对出轨没兴趣了。

JG九歌
2021-01-20 10:03:43
2021-01-21 19:16:51
澎湃新闻
澎湃新闻
专注时政与思想的新闻平台。
444896文章数 2972398关注度
往期回顾 全部

科技要闻

抖音向支付宝微信宣战!移动支付要大变天?

头条要闻

十八大来9位省委书记落马 陕西虎敛财超7亿占比近半

头条要闻

十八大来9位省委书记落马 陕西虎敛财超7亿占比近半

体育要闻

三巨头合体开门黑 塞克斯顿天神下凡

娱乐要闻

张柏芝穿西装配黑丝又甜又飒

财经要闻

汽车要闻

真9速和轻混加持 WEY全新旗舰SUV首发

态度原创

旅游
亲子
时尚
游戏
家居

旅游要闻

印度的“线上”婚礼也能载歌载舞

亲子要闻

古巨基晒全家照,52岁妻子生娃后显老态

专访 周冬雨:我想玩点刺激的

《罪恶帝国》四位首领与城市情报公布

家居要闻

上到塔尖下到海底?五款你从未见过的房屋设计!