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“穩速度、保姿態、助分離”——航天科工助力嫦娥四號任務圓滿成功

來源:網絡整理 編輯:豐農 時間:2019-01-15

  2019年1月11日,嫦娥四號著陸器和玉兔二號巡視器正常分離,兩器完成互拍,達到既定工程目標;工程任務轉入科學探測階段,探月工程嫦娥四號任務取得圓滿成功。在人類歷史上首次實現了航天器在月球背面軟著陸和巡視探測,首次實現了地球與月球背面的測控通信。此次任務中,中國航天科工集團有限公司所屬12家單位的20余項技術產品,為嫦娥四號“繞、落、分、行”等各個階段提供全程保障支撐,助力我國開啟和平開發利用太空新征程。

穩住繞月飛行速度

  在漫長的奔月旅行中,嫦娥四號要經過多次的加速變軌后才能最終抵達月球,由航天科工研制生產的高精度加速度計組合一路保駕護航,平穩地完成了嫦娥四號的速度變化控制,保障了落月任務的圓滿完成。該組合核心部件石英撓性加速度計可謂功勛神器,以國內首屈一指的產品性能先后助力神舟系列飛船的11次飛行任務和嫦娥三號的飛行任務,連戰連捷。

  在此次飛行任務中,該組合主要承擔三大使命,即在地月轉移變軌控制、環月軌道保持控制和動力下降三大階段測量整器飛行的加速度,從而控制整器的速度變化,以實現精確的變軌控制和平穩、準確的著陸控制。

  據了解,該項目研制團隊采用了新型設計方案,并為核心器件加速度計打造了全新的配套電路,大大提高了產品可靠性。此外,研制團隊還做了大量開創性的設計,使產品在成本、體積、重量、功耗方面更具優勢。

保持落月優美姿態

  在歷經26天的“奔月”旅程和環月飛行之后,嫦娥四號在月球背面成功開啟全球首秀,由中國航天科工研制的γ關機敏感器此次肩負的任務就是讓“嫦娥”姿態優美地翩然落月。

  要真正實現探測器踏上月球,必須實現月面“軟著陸”。當嫦娥四號從環月飛行轉到月面著陸工作階段時,通過開啟發動機,控制自身向月球緩慢下降,隨著落月過程的開始,置于嫦娥四號底部的γ關機敏感器便實時測量嫦娥四號與月面的距離。當γ關機敏感器探測到距月面數米高度時,發出關機指令關閉軌控和姿控發動機。

  這個關機指令的發出,是實現“嫦娥落月”的關鍵動作,這一瞬間,決定著“落月”任務的成敗。隨著發動機反推力的撤離,探測器將在月球引力作用下(相當于地球的1/6)以自由落體的方式著陸,踏上月球。本次任務中,γ關機敏感器在近月環境下精確測距,精準控制,一次成功,有效保障了嫦娥四號的月面“軟著陸”。

助力月球車精準分離

  在嫦娥四號著陸器安全著陸后,在車體連接解鎖機構的作用下,與著陸器緊緊相連的巡視探測器(月球車)將實施按時分離動作,巡視探測器按自主軌道順利滑向月球表面,進行月球表面巡視工作。由航天科工研制的連接解鎖機構能否在既定時間按時解鎖,決定著此次任務的成敗。

  此前,航天科工研制的連接解鎖機構已在嫦娥三號、載人航天工程等任務中成功應用。它如飛船的臂膀,毫秒不差、收放自如地將各個艙段按需拆合,保障飛船安全進入軌道運行、返回地球、到達預定著陸點和安全著陸等各關鍵階段。

  與著陸器分離后,月球車終于可以大展身手了,如何讓它靈活地“走起來”,順利完成避障、越障、爬坡等精彩動作,是本次嫦娥四號任務的一個關鍵。

  為此,航天科工為其“量身定制”了兩種電機,一種是用于車輪驅動和轉向驅動的電動機,可以讓月球車行動自如;另一種是用于機械臂分系統關節驅動的電動機,可以讓機械臂靈活有力。

  多年來,航天科工致力于宇航特種電機的技術研究和能力建設,突破各種技術難題,不斷從長壽命、小型化、可靠性、兼容性等方面提高電機質量。

  為了克服月面相差幾百度的溫差,科研人員采用巧妙的機械機構,將電機各零部件可靠組合在一起,既保證了大變溫環境下電機的可靠運行,也有效防止月塵污染電機內部。(胡喆)

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