探月征程——嫦娥和玉兔的这一路(4)

2 银河比邻星 9小时前 24次点击

这是本系列的第四篇内容。至于这回的主角嘛,应该不言自明了吧?之前嫦娥姐姐已经奔月两回了,但只能在轨道上绕着它转圈,终究不那么过瘾。这回搞个大的,到广寒宫转转去。额,慢着,广寒宫?那不是神话里的东西吗? 之前的确是这样的。但自从咱嫦娥姐姐跑第三趟之后,神话?那怎么了?把神话变成现实,才是真的神话!来,咱这就出发! 第四篇 降落月宫 在嫦娥二号圆满完成任务并获取大量宝贵的科学探测数据,以及成功进行了一系列技术验证后,我国具备了发射无人探测器登月的科学技术条件,嫦娥探月工程也就进入了第二部的落月阶段。 嫦娥三号是嫦娥探月工程第二部--登月的探测器,由着陆器和玉兔号月球车组成。这回嫦娥姐姐要带着“小兔子”一起走,终于没有那么“孤独”了。其中着陆器设计寿命为1年,玉兔号月球车设计寿命则为3个月。 经五年多的研制,2013年12月2日1时30分,西昌卫星发射中心,长征三号乙加强型火箭搭载嫦娥三号成功发射,直接把探测器送到地月转移轨道。有了嫦娥二号的成功经验,往后的探月卫星都可以坐上地月转移轨道的直通车了 来到月球跟前,“刹车”的时候又到了。与前两次不同,这回嫦娥姐姐的主发动机可是升级款的,直接搭载了7500牛的变推力发动机。发动机推力变大了,好处就是不用再分三次“刹车”,可以通过一次制动就进入100千米的环月轨道。不过这同时也对操作人员的精准控制提出了更高的要求。只要发动机多开9秒,就会使得近月点高度急速降低,嫦娥三号就会一头撞向月球。这回就更考验“老司机”的技术了。 12月6日17时47分,7500牛发动机制动开始。15分钟后,轨道数据显示半长轴与目标理论值只相差约140米,月球捕获控制取得了成功,“老司机”过关了。 可是这回不仅仅是围着月球转圈,而是要真正在月面上实现软着陆的。在着陆之前,飞行控制中心先实施近月点降轨控制,把探测器的轨道调整为远月点100千米、近月点15千米的椭圆轨道。是不是很熟悉?这就是之前嫦娥二号测试过的轨道。当所有准备工作就绪后,地面通过指令启动着陆程序,控制嫦娥三号从15千米的近月点开始动力下降。 虽然在嫦娥二号探月的阶段,就已经确定嫦娥三号要在虹湾地区降落,还让嫦娥二号拍照并且详细勘察过。但月面并非一片平坦,而是遍布着许多大小不一的岩石和撞击坑。针对这个问题,科学家们在设计之初就给嫦娥三号增加了自动避障的功能,可以让其在下降的过程中自主平移,以选定一个相对安全和平稳的区域。当嫦娥三号来到距离月面约3米的高度,就可以通过自由落体的形式降落月面了。 12月14日21时11分,嫦娥三号探测器顺利在月球表面实现软着陆。其落点位于北纬44.12度、西经19.51度。2016年1月4日,国际天文学联合会(IAU)正式批准将嫦娥三号着陆点周边区域命名为“广寒宫”,为一个边长77米的正方形区域。自此,除了嫦娥和玉兔以外,广寒宫也不再仅仅存在于传说之中了。另外,附近最大的3个撞击坑也被分别命名为“紫微”、“天市”和“太微”,这是我国古代将北天极附近的天区划分为三块所分别起的名字。 科学家之所以选择让嫦娥三号在虹湾地区降落,一是因此处地形较为平坦,大石头相对来说比较少。二是因其位于月球北纬,太阳光照条件比较好,可探测的物质也较为丰富。三是为了能与地球顺利通信,也需要选在月球正面降落。最后,美苏的月球探测器大多着陆在月球赤道附近,在高纬度地区的不多,此处正是人类月球研究的空白,其他国家还没有勘察过。 接下来就要控制“小兔子”从嫦娥三号上走下来了。这是我国探测器在月球上留下的第一步,既要提前把月球车即将面对的复杂情况都考虑在内,还要逐一提出解决方案才能执行。 在动力下降时,嫦娥三号的太阳翼是收拢的。着陆也不能太早展开,以防月球上的灰尘落到太阳翼的表面而影响其正常工作。大约4分钟后,飞行控制中心的操控人员需要立即对玉兔号进行月面初始化操作,决定采取何种方式走向月面,以及走下来之后要面对的各种情况和相应的处理方法。整个过程几乎持续了一个通宵,直到第二天早上4时35分,玉兔号月球车终于在月球上留下了中国探测器的足迹。 探测器和月球车完成分离后,需要完成一个小小的任务,就是它俩互相给对方拍一张。顺利完成两器互拍,也就标志着嫦娥三号探测器任务圆满成功,我国成为世界上第三个掌握落月探测技术的国家。 自从2013年12月15日玉兔号月球车正式来到月球表面,它的探索工作就随之展开了。玉兔号在第二个月昼开展了月面巡视勘察工作。地面控制其经过4次移动,总共移动了29.7米,到达嫦娥三号西南方向约40.9米的预定科学探测点,并圆满完成了各项科学探测任务。 2014年1月15日至16日,玉兔号月球车在第二次科学探测过程中累计移动26.2米,完成图像拍摄和科学探测数据下传。就在这个时候,不好的事情发生了。受复杂月面条件影响,月球车机构控制系统状态异常,“小兔子”不知怎么回事,动弹不得了。地面经8次故障处置后仍未能排除故障,而此时月面上夜幕即将降临。1月23日,地面只好控制月球车在故障状态下进入月夜休眠。 当阳光再次降临,玉兔号在月面上的第三个月昼开始了。在月球车被唤醒后,工作人员又对其进行了11次故障处置。可惜的是,仍然未能排除故障。为了扩大探测成果,在进行故障处置的同时,地面多次控制打开月球车的各类相机和有效载荷,获取了大量有效的探测数据和图像。直到夜幕再次即将降临时,地面终于控制其进入休眠状态。 在圆满完成3个月的设计寿命后,玉兔号因为故障而停止了前进的脚步,其在月面上行驶的距离被定格在114.8米。但其取得的开创性成果与经验教训,仍为我国探月工程后续任务的实施打下了坚实基础。 虽然玉兔号月球车无法行走了,但其与嫦娥三号着陆器仍坚持在原地开展着探测工作。直到2016年7月,着陆器在进入第33个月夜休眠后未再被唤醒而方告结束,此次任务的科学探测总共历经超过两年半的时间。 另外,此次探测还实现了测月、巡天、观地的目标,取得了丰硕的科学探测成果。 利用测月雷达,获得了首幅月球地下330米内的地质剖面图,揭示了着陆区火山演化的历史。利用粒子激发X射线谱仪和红外成像光谱仪的探测数据,发现了一种全新的月球玄武岩。 月基光学望远镜实现了人类首次月面天文观测,利用月球高真空无大气影响和月球自转缓慢因而连续观测周期长的特点,累计获得近紫外波段图像超18.7万幅,得到了一批重要密近双星完整的紫外光变曲线。还获取了月球外逸层水含量的最新结果,水的含量比哈勃望远镜的探测结果低2个数量级,与理论预期值最为接近,修正了国外得出的月球上有大量水分子存在的结论。 极紫外相机首次从月球视角监测地球等离子层,揭示了太阳活动对地球空间环境的影响,还确认了地球等离子体层的尺度与地磁活动强度呈反相关关系,进而提出了等离子体层的空间结构受到地球磁场和电场约束及控制的最新观点。 本篇的内容就到此结束了。咱接下来讲点什么呢?按照顺序,接下来的主角应该轮到嫦娥四号了吧? 这在逻辑上确实很合理哈。然而,是这样吗?真的是这样吗?HH,这个悬念咱还是留到下篇再揭晓吧 本楼来自:智慧人生开发板
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