嫦娥三(san)號(hao)將于14日晚在月面實現軟著陸，整個過程約12分鐘。

    “月(yue)(yue)球降落是(shi)整(zheng)個任務最關鍵階段。”中國(guo)探月(yue)(yue)工程總設計師吳偉仁說，“在短(duan)(duan)短(duan)(duan)幾百(bai)秒內從15公里(li)安全降落到月(yue)(yue)面預選著陸(lu)區(qu)，這是(shi)全新、也是(shi)最重要(yao)的(de)考驗。”

    這(zhe)注定是驚(jing)心動魄的720秒(miao)：前蘇聯直到第(di)12次嘗試(shi)才首(shou)獲成功，美國也在品嘗了3次失敗苦果后(hou)方平安著陸(lu)。月面軟著陸(lu)到底(di)有(you)何風險(xian)？專(zhuan)家認為，嫦娥(e)落月至少面臨五大考驗。

    落(luo)月虹灣面臨未(wei)知新世界

    與美國、蘇聯月(yue)球探(tan)(tan)測主要集中在(zai)月(yue)球赤道附近(jin)不同，中國的(de)嫦(chang)娥(e)三號選(xuan)擇在(zai)虹(hong)灣區著陸(lu)。對(dui)虹(hong)灣的(de)探(tan)(tan)索將填補月(yue)球研究(jiu)的(de)空白，但對(dui)于嫦(chang)娥(e)三號來說，這也是(shi)一個嶄新的(de)、充滿未(wei)知的(de)世界。

    “盡(jin)管虹灣(wan)宏觀上相對平(ping)坦(tan)，但(dan)是最后嫦(chang)娥三號降落(luo)的小環(huan)境到底是怎樣的地形地貌，還是未(wei)知數。”中國探(tan)月工程總設(she)計師吳偉(wei)仁說，石頭、壕溝、斜坡等都是嫦(chang)娥三號面臨的巨(ju)大考驗。

    為(wei)了能讓嫦娥(e)三號(hao)“落”得安全，嫦娥(e)二號(hao)已經(jing)為(wei)三號(hao)的平穩著(zhu)陸(lu)打了“前站”：它(ta)用CCD立體相機對虹灣進行了局(ju)域超高(gao)分辨率立體成像(xiang)(xiang)，獲得了分辨率約為(wei)1米的圖像(xiang)(xiang)。

    這是中國航天(tian)器(qi)首次“降臨”地(di)外天(tian)體。為了保(bao)證(zheng)著陸安全，技術人員(yuan)還在地(di)面模擬月(yue)面環(huan)境特(te)性，進行(xing)了大(da)量點火、避障(zhang)、緩(huan)速下降的(de)試(shi)驗。

    新技(ji)術新產(chan)品等待(dai)登月考(kao)驗

    月球(qiu)上沒(mei)有大(da)氣，著陸方式與在地球(qiu)上完全不同，傳(chuan)統(tong)依靠空(kong)氣摩(mo)擦減速的火箭發(fa)動(dong)機和推進(jin)系統(tong)在月球(qiu)上不再奏效(xiao)。

    “為此(ci)，我(wo)們首次使(shi)用(yong)了我(wo)國自主(zhu)設計制造的變(bian)推力(li)發動機。”吳偉(wei)仁說，發動機具有1500牛到7500牛的大推力(li)變(bian)化，能夠(gou)很好地適應不同(tong)飛行階段(duan)對發動機推力(li)的需求。

    這是(shi)我(wo)國(guo)首(shou)(shou)次將變推(tui)力發動機應用于航天器。“變推(tui)力發動機沒有備(bei)份，又是(shi)首(shou)(shou)次使用，其中也存在風險。”嫦娥(e)三號探測(ce)器系統首(shou)(shou)席科(ke)學家葉(xie)培建院士(shi)說。

    據葉(xie)培建介紹，嫦娥三(san)號(hao)80%以上的技術和(he)(he)產(chan)品(pin)為全(quan)新研制(zhi)，設(she)備和(he)(he)產(chan)品(pin)本(ben)身的風險(xian)比相(xiang)對成熟的產(chan)品(pin)高。

    為了(le)降低風(feng)險，技術人員設想了(le)上百個故障，并(bing)制定了(le)相應(ying)的預(yu)案(an)。“我(wo)們(men)天天想，走(zou)路想、吃飯想，想到一種(zhong)就(jiu)排除一種(zhong)，還要進行實(shi)驗驗證。”葉培(pei)建說。

    “黑色12分鐘”全憑自主(zhu)控制

    從15公里高度降(jiang)至(zhi)月(yue)球表面，這(zhe)驚心動魄的12分鐘被稱為“黑色12分鐘”，嫦娥三號要完全依靠自主控制(zhi)，完成降(jiang)低高度、測距(ju)、測速、選(xuan)擇著陸點、自由落(luo)體(ti)著陸等(deng)一系列(lie)動作(zuo)。

    這期間(jian)，人(ren)工干預的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性幾乎(hu)為零(ling)。這是因為落月過程中的(de)(de)(de)(de)每一(yi)個(ge)動作都非常短暫，安(an)裝在探測器上的(de)(de)(de)(de)傳感器一(yi)旦獲(huo)得信(xin)息(xi)，需要探測器作出極快的(de)(de)(de)(de)響(xiang)應，而(er)38萬公(gong)里的(de)(de)(de)(de)地月距(ju)離(li)以及信(xin)號延遲，根本不足以讓信(xin)息(xi)傳回(hui)地面(mian)(mian)、再由地面(mian)(mian)上傳指令(ling)。

    實(shi)際上，在(zai)世界各(ge)國探(tan)測(ce)器(qi)(qi)登陸月(yue)球或火星的(de)過(guo)程(cheng)中，都有這(zhe)樣一個由(you)探(tan)測(ce)器(qi)(qi)自主控(kong)制的(de)“黑色”時段(duan)。

    “中(zhong)國腿”挑戰月面軟(ruan)著陸

    盡管采用了(le)先進的制導導航與控制系統，探測器著(zhu)陸瞬間還是會對月面產生撞(zhuang)擊。為(wei)了(le)避免設備受到過大(da)的沖擊載荷，探測器上使用了(le)一個著(zhu)陸緩沖分系統，也(ye)就是嫦(chang)娥三號(hao)的4條(tiao)“腿(tui)”。由此，嫦(chang)娥三號(hao)也(ye)成(cheng)為(wei)我國首個有“腿(tui)”的航天器。

    此前其他國家軟著陸(lu)方式主要有三種：一(yi)種是氣囊彈跳(tiao)式，難以(yi)滿足嫦(chang)(chang)娥三號探(tan)測器重量的要求(qiu)；另(ling)一(yi)種是空中(zhong)吊車式，控(kong)制起(qi)來很復雜；因(yin)此嫦(chang)(chang)娥三號選擇了第(di)三種，也就是腿式著陸(lu)。

    “著(zhu)陸(lu)(lu)緩(huan)沖(chong)(chong)機(ji)構主(zhu)要用于緩(huan)沖(chong)(chong)著(zhu)陸(lu)(lu)器(qi)的沖(chong)(chong)擊能量，俗稱著(zhu)陸(lu)(lu)腿。”探測器(qi)系統著(zhu)陸(lu)(lu)器(qi)著(zhu)陸(lu)(lu)緩(huan)沖(chong)(chong)分系統主(zhu)任設(she)計師楊(yang)建中用8個字概括著(zhu)陸(lu)(lu)腿的特點：強、輕、柔、穩(wen)、多、新、全、難。

    也就是(shi)說(shuo)，著(zhu)陸腿要有強度(du)承受(shou)沖(chong)擊和壓(ya)力，自身輕巧(qiao)，著(zhu)陸方式柔(rou)和、姿態穩定，能保(bao)證儀器(qi)設(she)備安全。另(ling)外(wai)，著(zhu)陸退還(huan)有收攏、展開、支撐(cheng)的(de)功能，觸月時還(huan)能發來信號(hao)。而作為具有中國特(te)色的(de)新型(xing)著(zhu)陸腿，在實(shi)現(xian)了技術跨越和團隊建設(she)的(de)雙豐收的(de)同(tong)時，也經歷(li)了艱難的(de)開發研(yan)制(zhi)過程(cheng)。

    撞(zhuang)擊瞬間考驗設備(bei)可靠性

     “中國腿”的(de)啟用極大降低了著(zhu)陸時的(de)沖(chong)擊力，但嫦娥三號上的(de)設備(bei)依舊面臨嚴(yan)峻考驗。

    “經過試驗，探(tan)測器上的設備能經受(shou)著陸(lu)時(shi)力學環境的考核，即便產生撞(zhuang)擊力，電子(zi)設備也能正常工作。”吳(wu)偉仁(ren)說。

    嫦(chang)(chang)娥三號的(de)太(tai)陽(yang)能帆板(ban)(ban)在(zai)飛(fei)行中處于展(zhan)開(kai)狀態，而在(zai)著陸(lu)前(qian)，這對“翅(chi)膀”會(hui)(hui)收回，直到順(shun)利著陸(lu)月(yue)面再展(zhan)開(kai)。“著陸(lu)時太(tai)陽(yang)能帆板(ban)(ban)如果展(zhan)開(kai)，可能會(hui)(hui)被折斷，”吳偉(wei)仁(ren)說，“我(wo)們為嫦(chang)(chang)娥三號設計了(le)可重(zhong)復(fu)展(zhan)收的(de)帆板(ban)(ban)，可以(yi)保證著陸(lu)安全。”

    月(yue)(yue)塵(chen)的存在為(wei)這一(yi)瞬間帶來了更多(duo)風(feng)險。月(yue)(yue)面(mian)上有細(xi)細(xi)的一(yi)層塵(chen)埃，探測器著陸時很可能(neng)激起月(yue)(yue)塵(chen)，對光學敏感器等(deng)設備造(zao)成(cheng)影響(xiang)。科研人員(yuan)們采取屏蔽網(wang)等(deng)防(fang)塵(chen)措施，給(gei)探測器的“眼睛”加(jia)上了一(yi)層保(bao)護罩。本(ben)文由上海檢針(zhen)機公司(si)轉發。