嫦娥三号月球车模型嫦娥三号将是中国发射的第一个地外软着陆探测器和巡视器(月球车),也是月球24号结束后重返月球的第一个软着陆探测器,是探月工程二期(落)的关键任务,起承上启下的作用。嫦娥三号探测器将突破月球软着陆、月面巡视勘察、月面生存、深空探测通信与遥控操作、运载火箭直接进入地月转移轨道等关键技术。
2013年,由中国自行设计研制的“中华牌”月球车将乘坐“嫦娥三号”探月卫星“亲近”月球并完成月球软着陆过程,实施无人登月探测,主要探测月球表面及内部情况。
嫦娥三号着陆器上携带了近紫外月基天文望远镜、极紫外相机,巡视器上携带了测月雷达。这些都是世界月球探测史上的创举。嫦娥三号任务将首次获得月球降落和巡视区的地形地貌和地质构造,并将首次实现月夜生存。月球的一个昼夜相当于地球的14个昼夜,白天最高温达到150摄氏度,夜晚最低则达到-170摄氏度。月面生存热控制系统的关键突破将是重要看点。嫦娥三号除了使用嫦娥二号已经验证的部分数据,还将增加测距测速雷达和激光测距仪。嫦娥四号是嫦娥三号的备份星,但将完成不同的探测任务。
中国探月工程二期嫦娥三号任务已经圆满完成月球着陆器的悬停避障及缓速下降试验,月球巡视器的综合测试及内、外场试验等各项验证性试验,技术方案得到验证,该工程研制取得重大进展。“嫦娥三号”任务是中国探月工程二期的关键任务,将突破月球软着陆、月面巡视勘察、月面生存、深空测控通信与遥操作、运载火箭直接进入地月转移轨道等关键技术,实现中国首次对地外天体的直接探测。“嫦娥三号”将携带中国的第一台月球车于2013年奔月,也就是说,国产月球车将是下一阶段探月工程的亮点之一。
嫦娥三号月球车可以自己导航,自己爬坡,自己选择路线,自己找到合适的地方选择什么样仪器去探测,并最终将数据传输回来。另外月球车底还安装了雷达装置,可探测月球内部的构造变化,一边走一边探测。
月球车将在月球探测90天,并抓取月壤在车内进行分析,得到的有关数据将直接传回地球。90天内,月球车巡游的范围可达到5平方公里。
“到达月球轨道后,月球车将由着陆器背负,由变推力液体火箭发射器控制,通过各种光学、微波等敏感器测量,在月球表面百米高度上进行悬停和平移,以规避岩石和深坑等障碍,选择最佳着陆点缓慢降落月球表面。”赵小津说。
在这个过程中,月球车将采取路径优、燃料省、误差小的模式,经过主动减速、调整接近、悬停避障等阶段实现安全着陆。
按照原先公布的计划,嫦娥三号的预选着陆区有5个,分别是虹湾、酒海、湿海、开普勒和阿里斯基撞击坑。但综合各方面情况,虹湾地区的地势相对平缓,最适合飞行器着陆。
2012年初嫦娥三号转入初样研制。
2012年3月13日,国防科工局确认,经探月工程重大专项领导小组会议审议,中国探月工程二期嫦娥三号任务正式由初样研制转入正样研制阶段。
2012年5月,嫦娥三号卫星有效载荷分系统在产品性能、技术状态、质量问题、元器件、工艺、原材料、软件/FPGA、可靠性、安全性、数据包等12个方面,接受了初样鉴定产品质量复查。复查结束后,有效载荷分系统将按照复查结果查漏项、补不足,确保正样产品质量。
2012年7月初,嫦娥三号研制进展顺利,探测器已完成发射场合练,着陆器完成中心舱结构部装,各项大型试验和测试工作正在稳步推进。
2012年8月初,嫦娥三号着陆器正式开始了正样阶段测试。负责嫦娥三号月球车测试任务的五院总体部组织召开了“嫦娥三号探测器正样阶段电测动员会”,全面布置嫦娥三号探测器正样电测工作。据悉,正样的测试内容较初样有较大变化,测试状态十分复杂。为了确保完成整器电测工作的问题,该部首先加强策划,借鉴试验队的管理模式,加强保障条件落实、加强质量控制、加强测试覆盖性分析,加强数据判读、加强规章制度和岗位职责的落实、加强过程保密与大工序交接等环节控制,确保按时完成电测任务。
2012年11月,嫦娥三号着陆器热试车力学试验工作圆满完成。该试验是着陆器推进系统试车试验前一次重要的力学性能考核,也是验证推进系统设计状态是否满足“嫦娥三号”在轨运行性能要求的重要前提。
2013年5月,嫦娥三号开始“登月”前的最后一项大型系统试验——热试验。这也是嫦娥三号最后一项大型系统试验开始。
2013年8月28日,探月工程重大专项领导小组审议批准了嫦娥三号任务由研制建设阶段转入发射实施阶段。嫦娥三号探测器将于今年底由西昌卫星发射中心择机发射。
2013年9月11日凌晨,嫦娥三号探测器各部件被装上货运拖车,从航天科技集团所属五院出发,运往首都机场。之后,嫦娥三号探测器搭乘大型专用货机12号运抵西昌。
2013年8月,国家国防科工局探月与航天工程中心主任李本正透露,“嫦娥三号”探月卫星将于2013年12月发射,其携带的“中华牌月球车”将可在月球工作三个月到半年,之后永远留在月球。
2013年8月28日,从国家国防科技工业局获悉,探月工程重大专项领导小组召开第十一次会议暨嫦娥三号任务进场动员会,审议批准了嫦娥三号任务由研制建设阶段转入发射实施阶段。嫦娥三号探测器将于2013年年底由西昌卫星发射中心择机发射。
【月球车】嫦娥三号月球车(8)按照时间表,2013年12月,“嫦娥三号”计划将“中华牌”月球车送上月球,使其完成月球软着陆过程,并实施无人登月探测,主要探测月球表面及内部情况。预计到2017年,中国可实现月球车对月球的无人采样并返回。[1]
即将于2013年年底发射的嫦娥三号探测器有三大亮点。在嫦娥三号配置的多种科学探测仪器中,有三台仪器都将实现国际上首次科学探测。
1.在着陆器的顶部安装了一台近紫外光学望远镜,将实现国际上首次利用月基光学望远镜开展重要天体光变的长期连续监测和低银道带的巡天观测。主要监测致密双星、活动星系核、短周期脉动变星等。
2.在着陆器的顶部安装了一台极紫外相机,将对地球周围的等离子体层产生的30.4nm辐射进行全方位、长期的观测研究。这是国际上首次在月面上利用极紫外相机对地球空间等离子体层实施大视域一次性的极紫外成像,从整体上探测太阳活动和地磁扰动对地球空间等离子层极紫外辐射的影响,研究等离子层在空间天气过程中的作用,并能提高中国空间环境监测和预报能力。
3.在月球车的底部安装一台测月雷达,这是国际上首次直接探测30米深度内月壤层的结构与厚度和数百米深度内月壳浅层的结构。
嫦娥三号将在西昌卫星发射中心发射,使用增强的长征3号乙运载火箭。
月球晚上的温度是零下180℃,而且一天黑就是半个月,如果不能持续提供能源,保证一定温度,所有的仪器都会冻坏,唯一能满足这种要求的是原子能电池,可连续工作30年,这项技术中国已经攻克。
软着陆是踏上另一个星球进行实地科学探测的第一步,是所有探测活动中最为重要的环节。软着陆方式分为降落伞式,缓冲气垫式和火箭反推式三类。欧阳自远介绍,在月球表面降落从某种程度上说比在火星降落要难的多。月球上由于它没有大气,是真空状态,所以降落伞是不能用的,气垫也没办法,它外面是真空,气垫它会极度的膨胀的很快,唯一的一个选择就是整个的降落的过程完全用着陆器底下的发动机往反方向在底下往上推,减少着陆器的下降速度。而这种软着陆方式对于发动机控制技术,月球着陆器的姿态控制技术都提出了很高的要求。嫦娥三号在月表着陆主要分为探测器接近月面、软着陆发动机点火、着陆撞击直至稳定三个阶段。大概一直下降到100米高度的时候我们要悬停,就停在那儿了。嫦娥三号的着陆器确实有很好的功能,有智能,它对月球表面就看得很清楚了,它来选择自己挪动一点位置,看到底下是特别特别平缓的地方,它就会决定在这个地方下降,完全可以控制。软着陆就进行到了第二个阶段。除主发动机外,软着陆发动机降开始工作。
降落地点:嫦娥三号预定的登录地点是北纬44度的虹湾,是在雨海西北扩展开来的一个玄武岩熔岩平原。
探月工程三个阶段“嫦娥三号”最大的特点是携带有一部“中华牌”月球车,实现月球表面探测。欧阳自远表示,从“嫦娥三号”卫星着陆器中走出的月球车,将是中国自行研制的具有最高智能的机器人,它可以实现自我导航、避障、选择路线、选择探测地点、选择探测仪器等,在它上面还安装了一台雷达,可以边走边探测月球内部的结构变化,此外着陆器上搭载了七套设备,包括一套天文望远镜,这在世界上尚属首次。另外,“嫦娥三号”还将克服温度在零下180℃环境下的月夜长期生存难题。
中国探月工程计划为“绕”、“落”、“回”三步,待实现“落”月任务后,探月工程三期工程将最终实现探月器的成功返回。欧阳自远介绍,届时将由月球车在月球表面进行打钻取样。这些采集的样品最终会放置在返回舱内,返回舱自己发动发动机,离开月球表面,进入绕月空间,加速离开月球,最后控制飞向地球,返回舱进入大气层后,可使用降落伞将所有样品安全降落在地球上,以进行充分利用。
以技术程度来看,中国国内火箭发射风险也不小。没有可靠的数据。对比美、苏、欧、日的火箭技术,火箭发射爆炸伤人的事故并不罕见。所以大多数火箭发射基地都建造在地广人稀的近海和内陆地区。
嫦娥三号选择与以往不同区域着陆;月面软着陆就位探测与月球车巡视勘察二者同时进行并有机结合,将获得比以前更有意义的探测成果;在国际上首次利用测月雷达实测月壤厚度(1~30米)和月壳岩石结构(1~3千米);
首次在软着陆地点利用数据转发器精确测定地月间距离,进行月球动力学研究;
首次开展日地空间和太阳系外天体的月基甚低频射电干涉观测,进行太阳射电爆发与空间粒子流、光千米波辐射、日冕物质抛射行星低频噪声和太阳系外天体的甚低频观测研究;
首次在月球上采用极紫外相机观测太阳活动和地磁扰动对地球空间等离子层极紫外辐射的影响,研究该等离子层在空间天气过程中的作用;
首次进行月基光学天文观测,研究太阳系外行星系统、星震和活动星系核。
2012年11月13日,“嫦娥三号”月球着陆器实物模型在珠海航展的首“秀”吸引了众多眼球。
全球征名活动于2013年9月25日启动,拟定初选10个方案,届时11月上旬,按程序报批,将经批准后确定1个最终入选名称,适时举办命名仪式正式公布,并对入围前10名参选作品的作者颁奖。[2]
此次征名活动分三个阶段组织实施:
第一阶段,从2013年9月25日至2013年10月25日,为征名提交、遴选入围阶段。参与者可以通过登录新华网、腾讯网在线提交作品。评审委员会将对全部征集名称方案进行遴选,最终选出10个初选入围名称方案,并由新华网、腾讯网及相关媒体集中发布。
2013年10月25日嫦娥三号月球车全球征名活动第一阶段结束,征名活动评委会10月26日初选出玉兔号、探索号、揽月号、钱学森号、追梦号、寻梦号、追月号、梦想号、使命号、前进号10个名称进入为期一周的网友投票。从10月27日开始,全球网友可以登录新华网、腾讯网参与投票。
第二阶段,从2013年10月26日至2013年10月31日,为网络投票、终审揭晓阶段。通过新华网、腾讯网接受公众对10个初选入围名称方案进行投票评议,并由评审委员会进行终审,与公众投票结果加权计算,确定3个入选方案并排序。
第三阶段,2013年11月上旬,按程序报批。将经批准后确定1个最终入选名称,适时举办命名仪式正式公布,并对入围前10名参选作品的作者颁奖。
嫦娥三号月球车征名网络投票阶段2013年11月25日截止,最终玉兔号、追梦号、钱学森号、探索号、揽月号、寻梦号、追月号、梦想号、使命号和前进号10个名称方案被大家最终选出。
2013年11月26日,中国首辆月球车——嫦娥三号月球命名为“玉兔号”。