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嫦娥四號實(shí)現(xiàn)了自主喚醒,嫦娥四號的探測克服了哪些技術(shù)難題

五度易鏈 2019-02-02 2393 51

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 隨著嫦娥四號在月球的軟著陸和最近實(shí)現(xiàn)了自主喚醒,嫦娥四號在進(jìn)行自己的任務(wù)上又進(jìn)了一步。那么嫦娥四號的登月克服了哪些技術(shù)難題呢?


  隨著嫦娥四號在月球的軟著陸和最近實(shí)現(xiàn)了自主喚醒,嫦娥四號在進(jìn)行自己的任務(wù)上又進(jìn)了一步。那么嫦娥四號的登月克服了哪些技術(shù)難題呢?

  一是復(fù)雜地形環(huán)境下的安全著陸問題

       嫦娥四號首選著陸區(qū)為月球南極馮?卡門撞擊坑的艾特肯盆地。與嫦娥三號的虹灣著陸區(qū)相比,虹灣的整體趨勢較為平坦,但艾特肯盆地的地形就比較崎嶇,撞擊坑大而且分布密集,這就對探測器著陸區(qū)的選擇和著陸精度提出了更高的要求。巡視器還要面對月球表面晝夜溫差變化大、低重力環(huán)境以及細(xì)小微塵的污染等問題。在整個(gè)任務(wù)過程中,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為巡視器定義了感知、移動、探測、充電、安全、月晝轉(zhuǎn)月夜、休眠、月夜轉(zhuǎn)月晝等七種工作模式,以應(yīng)對不同工作環(huán)境、適應(yīng)不同工作狀態(tài)的要求。

  二是測控通信問題

       深空測控通信系統(tǒng)是人類與深空探測器聯(lián)系的通道和紐帶,在深空探測任務(wù)中起著關(guān)鍵的作用。由于深空任務(wù)周期長、通信時(shí)延大、鏈路帶寬有限、信號微弱、數(shù)據(jù)更加關(guān)鍵可貴等一系列原因,使得深空測控通信實(shí)現(xiàn)起來更為困難,無論對星上設(shè)備還是對地面設(shè)備等都帶來新的挑戰(zhàn)。嫦娥三號與地球的通信聯(lián)絡(luò)由地面站和海上遠(yuǎn)洋測量船來完成。而由于月球正面的遮擋,月球背面沒有通信信號,無法與地球?qū)嵤┻m時(shí)通信,因此,嫦娥四號與地面的通信聯(lián)絡(luò)要由“鵲橋”中繼衛(wèi)星擔(dān)任,借助架設(shè)在地月拉格朗日L2點(diǎn)的中繼衛(wèi)星,實(shí)施與地面的通信信號“接力”。“鵲橋”中繼衛(wèi)星攜帶了一副展開后口徑達(dá)近5米的傘狀天線,在是人類上天的深空探測器上最大口徑的通信天線,它直指地球,但是隨之帶來的是地球與嫦娥四號巡視器間的通訊時(shí)延,也大大增長。

  三是月夜低溫挑戰(zhàn)

  一個(gè)月夜相當(dāng)于地球上14天。同時(shí),月夜最低溫度可達(dá)到零下180度。在沒有光照的漫長黑夜里,對于依靠太陽能提供能量的嫦娥四號著陸器和巡視器來說,如何依靠自身存儲的能量安全度過月夜將是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

  面對這一難題,研制人員提出了休眠喚醒的概念。當(dāng)太陽緩慢地升起時(shí),著陸器和巡視器將開始忙碌的十四天工作——著陸器在原地實(shí)施科學(xué)探測,巡視器則“東奔西走”開始探測。當(dāng)月夜降臨時(shí),巡視器會為自己找好棲身之所,收起桅桿,合上太陽翼,開始休眠。一直到太陽照射到月球車太陽翼的電池片上,喚醒“沉睡”的巡視器和著陸器,開啟又一次勘測。

  四是月背嚴(yán)苛環(huán)境

  月球背面長期受到隕石的沖擊,存在較正面月表環(huán)境更嚴(yán)苛,巡視器行進(jìn)過程中可能面對更多挑戰(zhàn)。為此團(tuán)隊(duì)在嫦娥三號的基礎(chǔ)上對巡視器移動能力進(jìn)行了進(jìn)一步加強(qiáng),特別是在應(yīng)對意外狀況方面,開展了多項(xiàng)系統(tǒng)試驗(yàn),并把每一個(gè)試驗(yàn)變化分解成多個(gè)環(huán)節(jié),逐一開展詳細(xì)驗(yàn)證。對如石塊落入車輪內(nèi)部、驅(qū)動機(jī)構(gòu)頻繁啟停、以及巡視器極限移動能力等狀況均進(jìn)行了逐一測試,并形成了應(yīng)對方案。

  團(tuán)隊(duì)通過嚴(yán)苛的篩選和試驗(yàn),最終在僅增加50克重量的有限措施下,完成了電纜防拉脫力從22N提升到48N,整整將相應(yīng)指標(biāo)提高了一倍多,同時(shí)加強(qiáng)了電纜的耐磨性和驅(qū)動控制模塊設(shè)計(jì)冗余,有力的支撐了嫦娥四號巡視器征戰(zhàn)月球背面之行。

  此次嫦娥四號在月球背面成功著陸和最終的探測數(shù)據(jù),在登月歷史上的意義都十分重大。這也代表著我國的航天技術(shù)在不斷進(jìn)步和革新。


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