12月2日凌晨1時30分，中國自主研制的嫦娥三號探測器由長征火箭成功發(fā)射升空，并準(zhǔn)確送入地月轉(zhuǎn)移軌道，正式開啟了中國首次地外天體軟著陸之旅。
變推力發(fā)動機(jī)助嫦娥輕輕“落月”
經(jīng)過數(shù)個日夜的飛行后，12月中旬，嫦娥三號將在月球表面著陸，執(zhí)行月面巡視勘察任務(wù)。
值得關(guān)注的是，與嫦娥二號不同，懷抱“玉兔”的嫦娥三號將不會硬生生地落在月球表面，而是輕輕呵護(hù)懷中的“玉兔”，小心翼翼實現(xiàn)軟著陸。
“嫦娥三號成功與否，要看它能不能‘落下去’，‘玉兔’能不能在月面‘走起來’進(jìn)行巡視勘察。”中國繞月探測工程嫦娥一號總設(shè)計師孫家棟說，嫦娥三號任務(wù)真正的難度是要準(zhǔn)確落到地球以外的天體。月球上沒有空氣，無法使用降落傘，需要用變推力發(fā)動機(jī)逐步減速。
嫦娥三號要在距離月球15公里處以拋物線下降，相對速度要從1.6公里/秒逐漸降為零，750秒的降落過程主要靠探測器自主完成，人工干預(yù)的可能性幾乎為零?！暗竭@個階段，嫦娥三號任務(wù)就進(jìn)入了最關(guān)鍵階段，也是最有看點的階段。這短短的12分鐘里體現(xiàn)出來的技術(shù)含量是非常高的?！北本┐髮W(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院教授、中國空間科學(xué)學(xué)會空間探測專業(yè)委員會副主任焦維新說。
為此，嫦娥三號包括制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)在內(nèi)等關(guān)鍵設(shè)備都是新研制的，并參用我國首臺7500牛變推力空間發(fā)動機(jī)。此外,軟著陸區(qū)域的地形地貌也將給嫦娥三號的軟著陸過程帶來很大風(fēng)險。不能依靠降落傘的嫦娥三號為了避免降落時受損，且降落在合適的位置，它將像直升機(jī)一樣懸停在距離月表100米的空中。
行駛在月球上的“玉兔號”汽車
事實上，對于嫦娥三號探測器來說，公眾關(guān)注度最高、好奇心最強(qiáng)的當(dāng)屬“玉兔號”月球車了。據(jù)說在月球車全球征名中，有幾十萬人選擇了“玉兔”。的確它也來自中國一個古老的美麗傳說，嫦娥抱著玉兔飛上了廣寒宮。
這輛行駛在月球上的“玉兔號”汽車，重約140公斤，呈長方形盒狀，長1.5米，寬1米，高1.1米，周身金光閃閃，有6個輪子，包括移動、導(dǎo)航控制、電源、熱控等8個分系統(tǒng)。“玉兔號”月球車副主任設(shè)計師魏然用4句話來形容它：肩插“太陽翼”，腳踩“風(fēng)火輪”，身披“黃金甲”，腹中“秘器”多。更關(guān)鍵的是，“玉兔號”月球車能夠耐受月表真空、強(qiáng)輻射和高溫差等極端環(huán)境。
“月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常松軟，凹凸不平，有石塊、有隕石坑，還有陡峭的高坡。在這種環(huán)境中，月球車既不能打滑，更不能翻車?！辨隙鹑柼綔y器系統(tǒng)專家曾令斌說，為此，“我們給"玉兔號"裝了6個輪子，這個輪子學(xué)名叫做篩網(wǎng)輪，就是盡可能減輕重量；另外我們這個車輪設(shè)計有一個很大的接觸面積，而且摩擦系數(shù)要大，這樣它在月面才不會陷進(jìn)去，也不容易打滑?！?
那么，“玉兔號”月球車與地面上的汽車究竟有什么不同？眾所周知，地球上的汽車讓人最頭疼的有兩點：一是燃油汽車會污染大氣；二是充電汽車總要充電，而且充電很慢。而“玉兔號”月球車不僅百分之百用上了太陽能，而且太陽能充電特別方便，可以一邊工作一邊充電，一點不耽誤時間。
值得關(guān)注的是，月球向以寒冷著稱，夜間氣溫降到零下180度，“玉兔號”也跟人一樣，白天工作晚上睡覺。“玉兔號”月球車經(jīng)過漫漫的長夜之后，怎樣才能點火后立即開始工作？對此，嫦娥三號副總設(shè)計師賈陽說：“它需要一床御寒的被子和一個叫它起床工作的鬧鐘，而承擔(dān)這兩項功能的就是它的供電系統(tǒng)——太陽翼。一個就是晚上要把桿收起來，然后再把太陽翼扣上，這個過程相當(dāng)于把散熱器散熱的途徑給隔絕掉了；等第二天太陽逐漸從東邊升起來，太陽翼再打開，達(dá)到5度的一個高度，這個時候"玉兔號"就被喚醒了，然后進(jìn)入到白天的正常工作。”
中國空間技術(shù)研究院研究員龐之浩介紹說，迄今為止，世界上發(fā)射并成功運行的月球車有5輛。其中，2輛是無人駕駛的月球車，是前蘇聯(lián)在上世紀(jì)70年代發(fā)射的“月球車”1號和2號；3輛是有人駕駛的月球車，分別由美國“阿波羅”15號、16號、17號登月時攜帶。
中國的“玉兔號”月球車是無人駕駛月球車，與蘇聯(lián)的月球車相比是“小個子”，“小而精，能完成任務(wù)就行了，也節(jié)約成本。”龐之浩說，無人駕駛月球車難度更大，因為上面有很多儀器，要保證在無人的狀態(tài)下行駛，儀器能正常工作。
嫦娥三號察看地球的“眼睛”
作為中國探月工程二期的關(guān)鍵任務(wù)，嫦娥三號衛(wèi)星搭載了多個國際上首次應(yīng)用于月球的探測器。其中，極紫外相機(jī)被形象地稱為嫦娥三號看地球的“眼睛”。
極紫外相機(jī)由中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研制。據(jù)其空間部項目組負(fù)責(zé)人陳波介紹，這是國際上首次在月球表面著陸的極紫外波段成像儀器，主要由三個部分組成：30.4納米的光學(xué)系統(tǒng)、單光子技術(shù)成像探測器和跟蹤功能系統(tǒng)。它的任務(wù)主要是“看地”——對地球周圍的等離子層進(jìn)行成像探測。
據(jù)介紹，地球等離子層可以阻擋大部分太陽風(fēng)落到地球表面，阻擋絕大部分高能的宇宙射線進(jìn)入地球，是地球的保護(hù)屏障。它的變化對地球的空間天氣影響很大。
“嫦娥三號月面軟著陸后，離地球38萬公里，能夠看到地球等離子層的全貌。通過對地球周圍的等離子層產(chǎn)生的輻射進(jìn)行全方位、長期的觀測研究，獲取地球等離子層三維圖像，這有助于了解太陽和地球的相互關(guān)系?！标惒ㄕf。
據(jù)悉，為實現(xiàn)此次探月目標(biāo)，嫦娥三號搭載了8臺有效載荷，其中，月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、極紫外相機(jī)和測月雷達(dá)都是國際上首次應(yīng)用于月球的探測器。

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