闖過「黑色720秒」 大陸「嫦娥三號」成功登月
中國大陸研發的「嫦娥三號」探測器於14日21時12分成功着陸於月球虹灣地區,這是人類第130次探月活動,也使中國成爲世界上第三個有能力獨立自主實施月球軟着陸的國家。由着陸器和「玉兔號」月球車組成的嫦娥三號月球探測器總重近3.8噸。在接下來的幾個小時裡,「玉兔號」將駛離着陸器,開始爲期約3個月的科學探測,着陸器則在着陸地點進行原地探測。
12月2日1時30分在西昌衛星發射中心發射升空的嫦娥三號,是中國發射的第一個地外軟着陸探測器和巡視器,也是在1976年蘇聯月球24號探測器登陸月球后第一個重返月球的人類探測器。
根據陸媒報導,落月是從15公里高度開始的,大約12分鐘的落月過程中,嫦娥三號經歷與地球失去聯繫的「黑色720秒」,而在整個過程中,嫦娥三號依靠自主控制,經過了主減速段、快速調整段、接近段、懸停段、避障段、緩速段等六大階段,相對速度從每秒1.7公里逐漸減爲0。在距離月面100米高度時,探測器暫時停下腳步,利用敏感器對着陸區進行觀測,以避開障礙物、選擇着陸點。在以自由落體方式走完最後幾米之後,平穩「站」上月面的4條着陸腿觸月信號顯示,嫦娥三號完美着陸。
嫦娥三號任務測控通信指揮部指揮長、北京航天飛行控制中心主任陳宏敏表示,針對嫦娥三號任務技術跨度大、狀態變化多、技術要求高的情況,北京飛控中心突破了五項核心關鍵技術。
一是高精度月面視覺定位技術:巡視器月面遙操作要利用探測器下傳的圖像數據,進行高精度視覺定位,只有定位準確才能確定往哪裡走、去哪探測。中心採用多項新技術新算法,實現了月面巡視器的高精度定位。
二是月面巡視動態規劃技術:月面環境複雜地形多樣,巡視探測要結合實時獲取的地形數據進行動態規劃。技術人員設計了基於規劃圖的狀態空間前向搜索算法,構建了三層規劃模型,解決了路徑規劃與巡視勘察自動驗證和動態改進的難題。
三是巡視器行走控制技術:地面需要控制巡視器規避各類月面障礙,實現安全的月面行駛控制。中心通過建立月面綜合環境模型,設計了里程最短、能源最省等最優路徑搜索算法,控制巡視器實現盲走、自主規劃避障等多種移動方式。
四是巡視器可視化操作與控制技術:實現遙操作控制可視化是地面指揮決策的重要輔助手段。中心建成了月球車手動駕駛系統,應用立體顯示技術,實現了人在迴路進行控制的遙操作環境。
五是多體制深空干涉測量數據處理技術:針對佳木斯、喀什兩個新建深空站發射雷達波束的處理,中心突破了差分單程測距、同波束干涉測量等數據處理技術,爲探月軌道確定和月面高精度定位提供了新手段。