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嫦娥四號實現了自主喚醒,嫦娥四號的探測克服了哪些技術難題

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現了自主喚醒,嫦娥四號在進行自己的任務上又進了一步。那么嫦娥四號的登月克服了哪些技術難題呢?


  隨著嫦娥四號在月球的軟著陸和最近實現了自主喚醒,嫦娥四號在進行自己的任務上又進了一步。那么嫦娥四號的登月克服了哪些技術難題呢?

  一是復雜地形環境下的安全著陸問題

       嫦娥四號首選著陸區為月球南極馮?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、低重力環境以及細小微塵的污染等問題。在整個任務過程中,設計團隊為巡視器定義了感知、移動、探測、充電、安全、月晝轉月夜、休眠、月夜轉月晝等七種工作模式,以應對不同工作環境、適應不同工作狀態的要求。

  二是測控通信問題

       深空測控通信系統是人類與深空探測器聯系的通道和紐帶,在深空探測任務中起著關鍵的作用。由于深空任務周期長、通信時延大、鏈路帶寬有限、信號微弱、數據更加關鍵可貴等一系列原因,使得深空測控通信實現起來更為困難,無論對星上設備還是對地面設備等都帶來新的挑戰。嫦娥三號與地球的通信聯絡由地面站和海上遠洋測量船來完成。而由于月球正面的遮擋,月球背面沒有通信信號,無法與地球實施適時通信,因此,嫦娥四號與地面的通信聯絡要由“鵲橋”中繼衛星擔任,借助架設在地月拉格朗日L2點的中繼衛星,實施與地面的通信信號“接力”。“鵲橋”中繼衛星攜帶了一副展開后口徑達近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延,也大大增長。

  三是月夜低溫挑戰

  一個月夜相當于地球上14天。同時,月夜最低溫度可達到零下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很大的挑戰。

  面對這一難題,研制人員提出了休眠喚醒的概念。當太陽緩慢地升起時,著陸器和巡視器將開始忙碌的十四天工作——著陸器在原地實施科學探測,巡視器則“東奔西走”開始探測。當月夜降臨時,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。

  四是月背嚴苛環境

  月球背面長期受到隕石的沖擊,存在較正面月表環境更嚴苛,巡視器行進過程中可能面對更多挑戰。為此團隊在嫦娥三號的基礎上對巡視器移動能力進行了進一步加強,特別是在應對意外狀況方面,開展了多項系統試驗,并把每一個試驗變化分解成多個環節,逐一開展詳細驗證。對如石塊落入車輪內部、驅動機構頻繁啟停、以及巡視器極限移動能力等狀況均進行了逐一測試,并形成了應對方案。

  團隊通過嚴苛的篩選和試驗,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,整整將相應指標提高了一倍多,同時加強了電纜的耐磨性和驅動控制模塊設計冗余,有力的支撐了嫦娥四號巡視器征戰月球背面之行。

  此次嫦娥四號在月球背面成功著陸和最終的探測數據,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在不斷進步和革新。


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