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我国7500牛变推力发动机完成首秀

发布时间:2019-12-05 08:21:41 编辑:笔名

昨晚,嫦娥 三姑娘 怀抱 玉兔 驾临月宫,探测器这一落,在天宇划出一条美丽的弧线。这听起来轻松浪漫,其实不然。试想, 780公斤的 庞然大物 从15公里高处降落,该是怎样的惊心动魄!专家表示,科研人员在 嫦娥 的 脑子 里输入主减速、快速调整、接近、悬停、避障和缓速下降六道 密码 。 据新华社电

【动力】

变速发动机减速

问:月球上空没有大气,嫦娥三号如何实现减速?

从15公里高度降至月球表面,这惊心动魄的12分钟被称为 黑色12分钟 。这期间,人工干预的可能性几乎为零。

火箭专家、中国航天科技集团公司第六研究院副院长刘志让:我们为嫦娥三号量身研制了变推力发动机。它朝着嫦娥三号落月运动的反方向作用,从而实现减速。只有发动机 推得精 ,嫦娥三号的速度才能 变得准 。嫦娥三号推进分系统由1台7500牛变推力发动机和若干台姿控发动机组成。这台发动机是我国目前推力变化范围的发动机。这是变推力发动机在我国航天事业中的首秀。

北京飞控中心总体室副主任吴凤雷:短短几分钟内,嫦娥三号在导航制导控制系统的指挥下改变推力大小,完成主减速和快速调整。速度从每秒1.7公里降至大约每秒50米,高度从15公里降至不到 公里。

【制导】

聪明 大脑 自主导航

问:动力下降时,嫦娥三号是自主导航还是根据地面指令行动?

嫦娥三号探测器系统副总指挥谭梅:国外同行把类似这种地面无法直接控制探测器的短暂时间称为 黑色瞬间 。只能事先把程序设定好存进去,让嫦娥三号有 足够聪明的大脑 导航制导控制系统。

嫦娥三号着陆器分系统副总设计师张熇:我们为嫦娥三号装备了全新的测距测速敏感器以及地形识别设备。导航制导控制系统将测速测距数据和地形数据结合判断,终形成一套完善的策略来控制推进系统,确保实现平稳降落。

中国航天科技集团公司五院西安分院党委书记李军:动力下降段测距测速敏感器发挥重要作用。安装在着陆器上的测距测速天线,像灵敏的 触角 ,实时收发射频信号,并及时传递至探测器控制系统,实时掌握嫦娥三号着陆器相对于月球表面的速度和位置。

【悬停】

双眼 三维成像避障碍

问:月面崎岖不平,嫦娥三号如何避开岩石大坑?

张熇:嫦娥三号在接近段有一次光学成像,先大范围找一个相对平的地方挪到那附近。然后一百米悬停的时候再找一个更平坦的小范围。

谭梅:悬停的目的就是让嫦娥三号避开障碍、搜索安全着陆区。嫦娥三号预选着陆区虹湾相对平坦。但月球表面仍然存在坡度、石块等不确定地质条件。嫦娥三号携带的测距测速仪,激光三维成像敏感器等就相当于嫦娥的 眼睛 。它们对月球表面快速扫描,并绘制出立体影像。

中科院上海技术物理研究所舒嵘研究员:激光三维成像敏感器的测量范围是50至120米,大约从距月面100米处开始工作,为嫦娥三号提供着陆区三维地形信息,帮助它避障。

【落月】

四条 轻功 腿缓冲着陆

问:嫦娥一号完成使命后撞月香消玉殒,嫦娥三号如何做到轻柔落月?

吴凤雷:经过粗避障、精避障,嫦娥三号距离自己选择的着陆点只有数米时,进入无动力下降。着陆时, 嫦娥 的垂直速度不大于4米每秒。

嫦娥三号探测器系统总设计师孙泽洲:地外探测器的落地缓冲可以用气囊或者缓冲腿,嫦娥三号采用了四条着陆腿。它因此成为我国个带腿的航天器。

着陆器缓冲吸能部件,采用了一种具有优异力学性能、高吸能本领的新材料,确保着陆器以舒适的方式着陆,而不翻倒。

着陆缓冲分系统主任设计师杨建中:这四条腿着陆时承受巨大的冲击,却能保证嫦娥三号强、轻、柔、稳地落月。

嫦娥三号在月球软着陆示意图

1距月面15公里

主减速段

利用7500牛发动机进行制动,将探测器的速度降至57米/秒。采用惯性导航,并引入激光、微波测距和测速信息进行修正

2距月面 公里

快速调整段

发动机维持一定推力,高度下降600米

距月面2.4公里

接近段(粗避障)

发动机维持一定推力,通过光学成像敏感器对着陆区进行监测,确定安全着陆区并避障

4距月面100米

悬停段

探测器保持悬停状态,对着陆区进行精障碍检测,使用三维成像敏感器对着陆区进行观测,选择安全着陆点

5避障段(精避障)

根据悬停段给出的安全着陆点相对位置信息,着陆器下降至着陆点上方 0米。主发动机推力根据相应速度进行自适应调整

6距月面 0米

缓速下降段

发动机维持一定推力缓慢下降,降至月面附近时发动机关闭,着陆器依靠自身重力在月面软着陆

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