过程中的“刹车指令员”。
中国航天科工集团研制专家告诉记者,落月开始后,置于嫦娥五号底部的γ关机敏感器便实时测量着探测器与月面的距离。当嫦娥五号落到距月面不足5米高度时,该设备发出关机指令,关闭轨控和姿控发动机。这一瞬间,决定着落月任务的成败。随着发动机反推力的撤离,嫦娥五号得以翩然落月。
嫦娥五号4条“腿”不一般
落月的关键在于平稳。
据中国航天科技集团五院专家介绍,离开了发动机的反推,嫦娥五号是以自由落体形式着陆的。虽然月球引力较小,降落高度也不高,但撞击月面时仍会形成一定冲击载荷。
这就需要着陆缓冲系统发挥作用,吸收着陆时的冲击载荷,同时保证探测器“不翻倒”“不陷落”。着陆缓冲机构,就是嫦娥五号的“腿”。
彭兢表示,与嫦娥三号的着陆缓冲设计方案相比,由于任务难度增加,嫦娥五号任务的着陆缓冲能力要求提高了30%,但机构重量指标却减少了5%。
按照他的说法,嫦娥五号的“腿”继承了嫦娥三号、嫦娥四号的良好基因,具有完全自主知识产权的“偏置收拢、自我压紧”式方案,保证收拢简单、展开可靠,解决了着陆缓冲、着陆稳定性等多方面问题,确保嫦娥五号稳定可靠地完成与月球的“亲密拥抱”。
“天黑请闭眼”
鲜为人知的是,在降落过程中,嫦娥五号着陆上升组合体距离月面较近时,主发动机会激起月尘,容易触发月尘污染星敏感器,从而影响上升器后续的月面起飞。
中国航天科技集团五院502所专家告诉记者,为了不让月尘“迷了上升器的漂亮眼睛”,科研人员特别设计了一个盖子。在距离月面一定高度时把星敏感器的镜头盖起来,待落月之后月尘散去,再通知星敏感器把盖子打开。
这“一睁一闭”之间,着陆器和上升器组合体已经顺利着陆在月亮之上。这一过程被科研人员称为“天黑请闭眼”。
嫦娥五号落月过程中,还有一些鲜为人知的精妙设计。从表面看,是着陆器“托着”上升器降落到月面,而实际上,着陆器上制导导航与控制系统的工作,却受助于上升器上的中央控制计算机和星敏感器。中央控制计算机是上升器在月面起飞时要用的“最强大脑”,星敏感器则能让上升器通过“看星星”确定自己的姿态。
这样的合作,是设计人员结合“上升器全程陪同着陆器”的实际想出的妙招,既节约了成本,又减轻了重量。
定向天线“一线牵”
整个落月过程牵动国人的神经,38万公里外的嫦娥五号正经历着什么样的考验?所有的信息,都需通过着陆上升组合体的一口小小的“锅”来传送遥测数据。这个“小锅”就是定向天线——把探测器上的数据传输到地面的发射转换装置。
中国航天科技集团五院专家表示,相比地面上的手机,地月通信距离远了几万倍,数据发送需要采用特殊的对地定向天线。由五院总体设计部设计的定向天线采用双轴驱动机构,就像人的肩肘关节,能让反射面天线辐射器灵活转动,始终对准地面,向地球传送嫦娥五号落月的遥测数据。
嫦娥五号任务被认为是我国目前技术难度最大、系统组成最复杂的航天任务之一。成功着陆在月球表面后,嫦娥五号探测器将开展为期约两天的月面工作,“使出浑身解数”采集约两千克月球样本,有望实现我国首次地外天体采样。
“我们的目标是两千克,经过论证,两千克是数量上不算少,工程上可实现。”国家航天局探月与航天工程中心副主任、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇说,“但是作为对这次任务的考核,我们的目标是采样返回,采到样品、返回地球,就是成功。不管带回多少,都是成功。”