悉數(shù)嫦娥四號“奔月球背面”幾大挑戰(zhàn)

中新網(wǎng)上海12月8日電 (鄭瑩瑩)北京時(shí)間12月8日凌晨2時(shí)23分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器，開啟了中國月球探測的新旅程。

嫦娥四號探測器包括兩器一星，即月球軟著陸探測器(著陸器)、月面巡視探測器(巡視器)、“鵲橋”中繼衛(wèi)星。中國航天科技集團(tuán)有限公司八院承擔(dān)了嫦娥四號著陸器、巡視器五個(gè)半分系統(tǒng)的研制任務(wù)，包括巡視器移動分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)、測控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)、電源分系統(tǒng)、綜合電子分系統(tǒng)移動/機(jī)構(gòu)控制與驅(qū)動組件、著陸器一次電源分系統(tǒng)，研制人員逐一盤點(diǎn)挑戰(zhàn)。

著陸艾特肯盆地，應(yīng)對多重困難挑戰(zhàn)

嫦娥四號首選著陸區(qū)為月球南極-艾特肯盆地?！芭c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很高的要求?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)有限公司八院嫦娥四號副總指揮兼副總設(shè)計(jì)師張玉花介紹說。

她表示，“由于著陸區(qū)在月球背面，使得著陸器和巡視器無法同地球直接通信，必須用中繼星中繼的方式；同時(shí)在動力下降過程中，著陸器也不能對地直接通信，只能通過中繼星，這些都是此次任務(wù)的難點(diǎn)?！?/p>

此外，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。據(jù)悉，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)月晝多種工作模式，以應(yīng)對不同工作環(huán)境、適應(yīng)不同工作狀態(tài)的要求。

多器聯(lián)動，搭好星際溝通橋梁

嫦娥四號任務(wù)與嫦娥三號任務(wù)首要的不同，就是探測器降落落點(diǎn)由月球正面改為了月球背面，使得探測器與地球的直接通訊信號受到月球遮擋，必須通過“鵲橋”中繼星進(jìn)行信號中轉(zhuǎn)。2018年5月，八院抓總研制的長征四號丙運(yùn)載火箭成功將“鵲橋”中繼星送入地月轉(zhuǎn)移軌道，衛(wèi)星隨后進(jìn)入環(huán)繞地月L2點(diǎn)的使命軌道，為后續(xù)著陸器、巡視器與地面站之間的測控和數(shù)據(jù)傳輸提供中繼服務(wù)，而隨之帶來的是地球與巡視器間的通訊時(shí)延大大增長。

不同于嫦娥三號任務(wù)時(shí)科研人員可以在監(jiān)控屏前實(shí)時(shí)觀察到巡視器對指令的執(zhí)行狀況，此次從指令發(fā)出到行動圖像傳回至少有數(shù)分鐘的延遲，對于巡視器的移動和機(jī)構(gòu)活動有較明顯的影響。為此，設(shè)計(jì)人員計(jì)算并設(shè)定了巡視器每項(xiàng)行動的最大耗時(shí)，連同每次行動指令一同發(fā)送，同時(shí)賦予巡視器一定的自主功能，以便有效應(yīng)對可能的突發(fā)狀況。

據(jù)介紹，與嫦娥三號巡視器相比，嫦娥四號巡視器測控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)不僅要承擔(dān)與著陸器的數(shù)據(jù)通信的功能，還要與中繼星進(jìn)行遙測和數(shù)據(jù)傳輸?！皽y控?cái)?shù)傳分系統(tǒng)有5種工作模式，我們在設(shè)計(jì)中充分考慮了冗余設(shè)計(jì)。”804所測控分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師汪瑩介紹。

休眠喚醒，做可靠能量供給站

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14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。

“嫦娥四號采用了目前國內(nèi)最先進(jìn)的高效三結(jié)砷化鎵太陽電池，光電轉(zhuǎn)換效率從原先的28.6%提升到30.84%。”811所探月工程太陽電池電路負(fù)責(zé)人陳城介紹道。據(jù)悉，新的電池在光電轉(zhuǎn)換效率、輸出電壓、輸出電流、抗輻照能力、旁路二極管壓降及重量等技術(shù)指標(biāo)上均優(yōu)于原電池。

此外，為應(yīng)對月球背面環(huán)境的挑戰(zhàn)，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)，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。(完)

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。