星河燦爛,深空浩渺,“嫦娥”一詞凝聚了千百年來(lái)中國(guó)人對(duì)探月的向往。1月11日,嫦娥四號(hào)著陸器與玉兔二號(hào)月球車正常工作,并發(fā)回了清晰的互拍圖像,嫦娥四號(hào)任務(wù)圓滿成功,我國(guó)探月工程“五戰(zhàn)五捷”。這是人類發(fā)射的探測(cè)器首次在月球背面著陸,中國(guó)航天科工集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱航天科工)黨組書記、董事長(zhǎng)高紅衛(wèi)介紹,航天科工為嫦娥四號(hào)任務(wù)提供20余項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)品,為“繞、落、分、行”等各個(gè)階段提供了全程保障支撐,記者采訪了航天科工相關(guān)專家,請(qǐng)他們解讀數(shù)項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
穩(wěn)住繞月飛行速度
在漫長(zhǎng)的奔月旅行中,嫦娥四號(hào)要經(jīng)過(guò)多次加速變換飛行軌道后,才能最終抵達(dá)月球,由航天科工研制生產(chǎn)的高精度加速度計(jì)組合一路保駕護(hù)航,平穩(wěn)地完成了嫦娥四號(hào)的速度變化控制,保障落月任務(wù)的圓滿完成。據(jù)航天科工三院新聞發(fā)言人黃程友介紹,這一組合的核心部件——石英撓性加速度計(jì)稱得上是“功勛神器”,其產(chǎn)品性能在國(guó)內(nèi)首屈一指,曾先后助力神舟系列飛船的11次飛行任務(wù)和嫦娥三號(hào)飛行任務(wù)圓滿成功。
“在此次嫦娥四號(hào)飛行任務(wù)中,該組合主要承擔(dān)三大使命,即在地球和月球轉(zhuǎn)移變軌控制、環(huán)月軌道保持控制和動(dòng)力下降三大階段測(cè)量嫦娥四號(hào)飛行的加速度,從而控制嫦娥四號(hào)的速度變化,以實(shí)現(xiàn)精確的變軌控制和平穩(wěn)、準(zhǔn)確的著陸控制!秉S程友說(shuō)。
據(jù)介紹,此次為嫦娥四號(hào)研制的高精度加速度計(jì)組合,采用新型設(shè)計(jì)方案,為核心部件石英撓性加速度計(jì)打造全新的配套電路,大大提高了其可靠性,研制團(tuán)隊(duì)還做了大量開(kāi)創(chuàng)性設(shè)計(jì),使產(chǎn)品成本更低、體積更小、重量更輕、功耗更小。
助力落月優(yōu)美姿態(tài)
在歷經(jīng)奔月旅程和繞月飛行后,嫦娥四號(hào)在月球背面成功著陸,開(kāi)啟全球首秀。由航天科工三院研制的γ關(guān)機(jī)敏感器肩負(fù)的任務(wù)就是讓嫦娥四號(hào)在最后的旅途中準(zhǔn)時(shí)“剎車”,精準(zhǔn)落月。
要讓探測(cè)器踏上月球,必須實(shí)現(xiàn)月背“軟著陸”。隨著落月過(guò)程的開(kāi)始,置于嫦娥四號(hào)底部的γ關(guān)機(jī)敏感器便實(shí)時(shí)測(cè)量嫦娥四號(hào)與月球表面的距離。當(dāng)γ關(guān)機(jī)敏感器探測(cè)到距月球表面數(shù)米高度時(shí),便發(fā)出關(guān)機(jī)指令,關(guān)閉軌道控制和姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。這個(gè)關(guān)機(jī)指令的發(fā)出,是實(shí)現(xiàn)“嫦娥落月”的關(guān)鍵動(dòng)作,這一瞬間,決定著“落月”任務(wù)的成敗。當(dāng)軌道控制和姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉,就會(huì)停止給嫦娥四號(hào)提供推力,嫦娥四號(hào)就會(huì)在月球引力作用下以自由落體的方式下落,最終翩然降落在月球表面。
據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,此次嫦娥四號(hào)任務(wù)中,γ關(guān)機(jī)敏感器在近月環(huán)境下精確測(cè)距,精準(zhǔn)關(guān)閉了軌道控制和姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī),有效保障了嫦娥四號(hào)的首次月背軟著陸成功。
精準(zhǔn)分離月球車
落月之后,嫦娥四號(hào)著陸器就要和玉兔二號(hào)月球車分離,這樣,月球車才能按自主軌道順利滑向月球表面,進(jìn)行月球表面巡視工作。分離時(shí),車體連接解鎖機(jī)構(gòu)就要開(kāi)始發(fā)揮作用,而航天科工研制的連接解鎖機(jī)構(gòu)能否在既定時(shí)間按時(shí)解鎖,是此次任務(wù)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,決定著玉兔二號(hào)能不能順利踏上月球表面。
此前,航天科工研制的連接解鎖機(jī)構(gòu)已在嫦娥三號(hào)、載人航天工程等任務(wù)中成功應(yīng)用。在載人航天工程中,它就像飛船的臂膀,毫秒不差、收放自如地將各個(gè)艙段按需拆合,保障飛船安全進(jìn)入軌道運(yùn)行、返回地球、到達(dá)預(yù)定著陸點(diǎn)和安全著陸等各關(guān)鍵階段。而在此次嫦娥四號(hào)任務(wù)中,連接解鎖機(jī)構(gòu)再次穩(wěn)定發(fā)揮,讓玉兔二號(hào)與嫦娥四號(hào)著陸器精準(zhǔn)分離,踏上月球開(kāi)展科研任務(wù)。
賦予月球車敏捷身手
與著陸器分離后,如何讓玉兔二號(hào)靈活地“走起來(lái)”,順利完成避障、越障、爬坡等動(dòng)作,也是本次任務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此,航天科工為其定制了兩種電動(dòng)機(jī),一種是用于車輪驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī),可以讓月球車行動(dòng)自如;另一種是用于機(jī)械臂分系統(tǒng)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī),可以讓機(jī)械臂靈活有力。
據(jù)航天科工十院此項(xiàng)目技術(shù)專家陳強(qiáng)介紹,這些驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)于2008年研制成功,歷時(shí)5年的迭代成長(zhǎng),曾于2013年伴隨嫦娥三號(hào)實(shí)現(xiàn)了太空首秀,其功能主要是驅(qū)動(dòng)玉兔一號(hào)在月球表面移動(dòng)和轉(zhuǎn)向。為了克服月球表面相差幾百度的溫差,設(shè)計(jì)師采用巧妙的機(jī)械機(jī)構(gòu),將電機(jī)各零部件組合在一起,使電動(dòng)機(jī)能夠在溫度變化極大的情況下可靠運(yùn)行,同時(shí)也有效防止月球表面的塵埃污染電機(jī)內(nèi)部。
目前,玉兔二號(hào)已經(jīng)開(kāi)展了月午休眠及喚醒、兩器互拍等任務(wù),隨著嫦娥四號(hào)任務(wù)轉(zhuǎn)入科學(xué)探測(cè)階段,玉兔二號(hào)將繼續(xù)開(kāi)展月面巡視探測(cè)研究,而這些電動(dòng)機(jī)將讓其保持敏捷的身手。
除了這幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),在火箭發(fā)射階段,航天科工自主研制的自動(dòng)測(cè)控設(shè)備還完成了運(yùn)載火箭測(cè)量、遠(yuǎn)距離測(cè)試—發(fā)射控制等任務(wù),同時(shí)還為嫦娥四號(hào)提供了聲表面波器件產(chǎn)品、晶體元器件產(chǎn)品、蓄電池組、連接器、繼電器、金屬軟管、緊固件等核心技術(shù)和產(chǎn)品。高紅衛(wèi)介紹,在嫦娥四號(hào)任務(wù)期間,航天科工還為所提供的零部件都建立了全壽命、可追溯、可跟蹤的電子檔案,確保各參試產(chǎn)品安全可靠,為“嫦娥”飛得又穩(wěn)又美,“玉兔”靈活敏捷提供保障。(記者 詹媛)