揭秘嫦娥四号、玉兔二号关键技术

 

星河灿烂，深空浩渺，“嫦娥”一词凝聚了千百年来中国人对探月的向往。1月11日，嫦娥四号着陆器与玉兔二号月球车正常工作，并发回了清晰的互拍图像，嫦娥四号任务圆满成功，我国探月工程“五战五捷”。这是人类发射的探测器首次在月球背面着陆，中国航天科工集团有限公司（以下简称航天科工）党组书记、董事长高红卫介绍，航天科工为嫦娥四号任务提供20余项技术产品，为“绕、落、分、行”等各个阶段提供了全程保障支撑，记者采访了航天科工相关专家，请他们解读数项关键技术。

稳住绕月飞行速度

在漫长的奔月旅行中，嫦娥四号要经过多次加速变换飞行轨道后，才能最终抵达月球，由航天科工研制生产的高精度加速度计组合一路保驾护航，平稳地完成了嫦娥四号的速度变化控制，保障落月任务的圆满完成。据航天科工三院新闻发言人黄程友介绍，这一组合的核心部件——石英挠性加速度计称得上是“功勋神器”，其产品性能在国内首屈一指，曾先后助力神舟系列飞船的11次飞行任务和嫦娥三号飞行任务圆满成功。

“在此次嫦娥四号飞行任务中，该组合主要承担三大使命，即在地球和月球转移变轨控制、环月轨道保持控制和动力下降三大阶段测量嫦娥四号飞行的加速度，从而控制嫦娥四号的速度变化，以实现精确的变轨控制和平稳、准确的着陆控制。”黄程友说。

据介绍，此次为嫦娥四号研制的高精度加速度计组合，采用新型设计方案，为核心部件石英挠性加速度计打造全新的配套电路，大大提高了其可靠性，研制团队还做了大量开创性设计，使产品成本更低、体积更小、重量更轻、功耗更小。

助力落月优美姿态

在历经奔月旅程和绕月飞行后，嫦娥四号在月球背面成功着陆，开启全球首秀。由航天科工三院研制的γ关机敏感器肩负的任务就是让嫦娥四号在最后的旅途中准时“刹车”，精准落月。

要让探测器踏上月球，必须实现月背“软着陆”。随着落月过程的开始，置于嫦娥四号底部的γ关机敏感器便实时测量嫦娥四号与月球表面的距离。当γ关机敏感器探测到距月球表面数米高度时，便发出关机指令，关闭轨道控制和姿态控制发动机。这个关机指令的发出，是实现“嫦娥落月”的关键动作，这一瞬间，决定着“落月”任务的成败。当轨道控制和姿态控制发动机关闭，就会停止给嫦娥四号提供推力，嫦娥四号就会在月球引力作用下以自由落体的方式下落，最终翩然降落在月球表面。

据项目团队相关负责人介绍，此次嫦娥四号任务中，γ关机敏感器在近月环境下精确测距，精准关闭了轨道控制和姿态控制发动机，有效保障了嫦娥四号的首次月背软着陆成功。

精准分离月球车

落月之后，嫦娥四号着陆器就要和玉兔二号月球车分离，这样，月球车才能按自主轨道顺利滑向月球表面，进行月球表面巡视工作。分离时，车体连接解锁机构就要开始发挥作用，而航天科工研制的连接解锁机构能否在既定时间按时解锁，是此次任务成败的关键环节之一，决定着玉兔二号能不能顺利踏上月球表面。

此前，航天科工研制的连接解锁机构已在嫦娥三号、载人航天工程等任务中成功应用。在载人航天工程中，它就像飞船的臂膀，毫秒不差、收放自如地将各个舱段按需拆合，保障飞船安全进入轨道运行、返回地球、到达预定着陆点和安全着陆等各关键阶段。而在此次嫦娥四号任务中，连接解锁机构再次稳定发挥，让玉兔二号与嫦娥四号着陆器精准分离，踏上月球开展科研任务。

赋予月球车敏捷身手

与着陆器分离后，如何让玉兔二号灵活地“走起来”，顺利完成避障、越障、爬坡等动作，也是本次任务的一个关键环节。为此，航天科工为其定制了两种电动机，一种是用于车轮驱动和转向驱动的电动机，可以让月球车行动自如；另一种是用于机械臂分系统关节驱动的电动机，可以让机械臂灵活有力。

据航天科工十院此项目技术专家陈强介绍，这些驱动电动机于2008年研制成功，历时5年的迭代成长，曾于2013年伴随嫦娥三号实现了太空首秀，其功能主要是驱动玉兔一号在月球表面移动和转向。为了克服月球表面相差几百度的温差，设计师采用巧妙的机械机构，将电机各零部件组合在一起，使电动机能够在温度变化极大的情况下可靠运行，同时也有效防止月球表面的尘埃污染电机内部。

目前，玉兔二号已经开展了月午休眠及唤醒、两器互拍等任务，随着嫦娥四号任务转入科学探测阶段，玉兔二号将继续开展月面巡视探测研究，而这些电动机将让其保持敏捷的身手。

除了这几项关键技术，在火箭发射阶段，航天科工自主研制的自动测控设备还完成了运载火箭测量、远距离测试—发射控制等任务，同时还为嫦娥四号提供了声表面波器件产品、晶体元器件产品、蓄电池组、连接器、继电器、金属软管、紧固件等核心技术和产品。高红卫介绍，在嫦娥四号任务期间，航天科工还为所提供的零部件都建立了全寿命、可追溯、可跟踪的电子档案，确保各参试产品安全可靠，为“嫦娥”飞得又稳又美，“玉兔”灵活敏捷提供保障。

（本报记者 詹媛）

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