嫦娥三號任務面臨七大難關首次攜帶核電源供電
2013-12-02 18:10:59 本站原創“嫦娥三號”將首次實現月球軟著陸和月面巡視勘察。嫦娥三號任務面臨7大難點，包括地面試驗驗證，多窗口、窄寬度準時發射，月面軟著陸，兩器分離，月地間遙操作，月面生存，測控通信等7大關鍵技術。
針對這“七道坎”，記者采訪了中國航天科技集團空間技術研究院研究員龐之浩和北大地球與空間科學學院教授焦維新。
1 【地面試驗】
發射前開展很多模擬驗證
【解讀】在嫦娥三號發射之前，在前期要開展很多試驗驗證工作。
比如，利用前期拍攝的一些照片通過配比來模擬月壤，模擬月球車在月壤上如何行駛，在模擬過程中考慮如何設計月球車，包括它的輪子等各個部件。月球車要承載儀器的話，如何設計它的承重量，因為月球上重力是地球上的六分之一，承重過程也需要模擬，50公斤放上去是什么情況，60公斤放上去是什么情況。此外，月球車的單個部件在下落過程中是什么樣，這些都需要非常多的前期試驗和驗證工作。
2 【窄寬度準時發射】
“零窗口”發射留存更多動力
【解讀】探測器要與月球接近或相遇，必須在地球與月球處于一定的相對位置之前或之后的某個時間區間內，瞄準正在運動的月球進行發射，這個時間區間就是發射窗口。
這次由于改進了火箭，可以使用多窗口發射。嫦娥三號衛星的發射窗口共6個，從12月2日至4日，每天兩個。其中，第一窗口寬度為4分鐘，第二窗口為1分鐘。窗口的確定受到多個因素的制約，包括地日月運動規律及太陽對飛行過程中能源采集的影響、發射方向、地面跟蹤與測控條件、氣象條件等。
嫦娥三號會力爭實現“零窗口”發射。“零窗口”發射是指在一定長度的發射窗口時間內，緊貼窗口上沿即最優時間，分秒不差地實施發射。比如，發射窗口為1時至1時30分，“零窗口”就是指1時整。在這個時刻發射，衛星無需中途修正就能進入預定軌道，同時又能在變軌過程中節省燃料，從而為后續工作留存更多動力。
3 【月面軟著陸】
探測器如何“落月”是難點
【解讀】這可以說是“七道坎”中難度最大的之一。月球沒有大氣層，所以在月面軟著陸，不能利用空氣阻力而使用降落傘。
探測器在距離月面100米的地方要懸停，它會通過光學成像敏感器等在接近月面時進行壁障--即選擇一個沒有大坑和石頭、比較平坦的地方著陸。
選定著陸點后，再繼續緩速下降，在離月面4米的時候，探測器關閉發動機自由下降。因為月球表面有月塵，如果發動機不關閉，月塵會影響探測器的工作。
按計劃，嫦娥三號將在月球虹灣區著陸。虹灣區相對比較平坦、通訊好、陽光好，其他國家還沒有去勘察過。
4 【兩器分離】
“玉兔”從探測器解鎖
【解讀】嫦娥三號探測器由著陸器和巡視器(“玉兔”號月球車)組成。
兩器分離指的是，探測器月面著陸以后，巡視器即“玉兔”號要從著陸器中下到月面，這一步難在一系列復雜的動作，包括把“玉兔”號從探測器里“解鎖”，“玉兔”號移動到轉移機構上。如果這個過程中出現了控制或機械方面的問題，就完成不了任務。這就好比我們在地面玩一些機械結構，只要有一個地方卡住了，就玩不了了，因為一環套一環，是非常復雜的一系列動作。
5 【月地間遙操作】
探測器可遙控可自主控制
【解讀】這個可以理解為“遙控探測器”。
嫦娥三號探測器的著陸器和巡視器(“玉兔”號月球車)，既可以進行自主控制，又可以通過地面來遙控。地面控制中心會根據上面的數據，包括全景相機拍攝到的著陸地點的地形地貌等，進行路徑規劃，給探測器發送數據。
但是大的路線圖規劃好了以后，局部的行進過程，探測器就可以自主地控制進行巡視探測。比如遇到小的坡，巡視器可以自己自主爬坡。這種遙控對我們來說是首次，因為以前沒有發射過落月的探測器。在地面遙控探測器就如同平時遙控遙控車，遙控車在地面還不一定能遙控好，這次要距離38萬公里遙控探測器，在信號保障等方面是一個挑戰。
6 【月面生存】
首次攜帶核電源夜間供電
【解讀】這可以說是“七道坎”中另一個最難之一。
月球一天相當于地球27天，13天半是白天，13天半是黑夜，白天溫度高達150攝氏度，晚上則是零下180攝氏度，溫差很大。所以，在13天半的黑夜和低溫下，儀器容易凍壞。
如果要實現月夜生存，要保持儀器處于零上50攝氏度到零下40攝氏度之間，所以這次采用了多種方式來保障，包括攜帶核電源，這也是我國探測器首次使用核電源，它能在沒有陽光照射情況下對儀器保持供電。
另外，月球沒有大氣層保護，各種輻射容易到達月面，這對儀器的抗輻射性能提出了很高的要求。
7 【測控通信】
已建深空測控網測控月球
【解讀】嫦娥三號要進行落月以及月球車對月球的巡視勘察，需要極為精確的測控控制。好的測控控制能夠提供更高的測量精度、更大的傳輸速率，延時將更少，可以獲得清晰度更高的圖像或實時視頻信息。
這次使用了X頻段航天測控網，嫦娥一號使用的S頻段，嫦娥二號以S為主、X頻段為輔進行試驗。X頻段在深空探測領域很重要，因為頻率高，傳遞信號快，抗干擾性很強，也很可靠。
為了嫦娥三號任務，我國也建立了一套深空測控網站，在佳木斯建了一個66米的大型測控網站，在新疆喀什建立了一個35米的大型測控網站，不但具備了對月球的測控能力，也為以后深空探測(包括火星探測)奠定了非常好的基礎。
