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“稳速度、保姿态、助分离”——航天科工助力嫦娥四号任务圆满成功

来源:网络整理 编辑:丰农 时间:2019-01-15

  2019年1月11日,嫦娥四号着陆器和玉兔二号巡视器正常分离,两器完成互拍,达到既定工程目标;工程任务转入科学探测阶段,探月工程嫦娥四号任务取得圆满成功。在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视探测,首次实现了地球与月球背面的测控通信。此次任务中,中国航天科工集团有限公司所属12家单位的20余项技术产品,为嫦娥四号“绕、落、分、行”等各个阶段提供全程保障支撑,助力我国开启和平开发利用太空新征程。

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的加速变轨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,保障了落月任务的圆满完成。该组合核心部件石英挠性加速度计可谓功勋神器,以国内首屈一指的产品性能先后助力神舟系列飞船的11次飞行任务和嫦娥三号的飞行任务,连战连捷。

  在此次飞行任务中,该组合主要承担三大使命,即在地月转移变轨控制、环月轨道保持控制和动力下降三大阶段测量整器飞行的加速度,从而控制整器的速度变化,以实现精确的变轨控制和平稳、准确的着陆控制。

  据了解,该项目研制团队采用了新型设计方案,并为核心器件加速度计打造了全新的配套电路,大大提高了产品可靠性。此外,研制团队还做了大量开创性的设计,使产品在成本、体积、重量、功耗方面更具优势。

保持落月优美姿态

  在历经26天的“奔月”旅程和环月飞行之后,嫦娥四号在月球背面成功开启全球首秀,由中国航天科工研制的γ关机敏感器此次肩负的任务就是让“嫦娥”姿态优美地翩然落月。

  要真正实现探测器踏上月球,必须实现月面“软着陆”。当嫦娥四号从环月飞行转到月面着陆工作阶段时,通过开启发动机,控制自身向月球缓慢下降,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面的距离。当γ关机敏感器探测到距月面数米高度时,发出关机指令关闭轨控和姿控发动机。

  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。随着发动机反推力的撤离,探测器将在月球引力作用下(相当于地球的1/6)以自由落体的方式着陆,踏上月球。本次任务中,γ关机敏感器在近月环境下精确测距,精准控制,一次成功,有效保障了嫦娥四号的月面“软着陆”。

助力月球车精准分离

  在嫦娥四号着陆器安全着陆后,在车体连接解锁机构的作用下,与着陆器紧紧相连的巡视探测器(月球车)将实施按时分离动作,巡视探测器按自主轨道顺利滑向月球表面,进行月球表面巡视工作。由航天科工研制的连接解锁机构能否在既定时间按时解锁,决定着此次任务的成败。

  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。它如飞船的臂膀,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。

  与着陆器分离后,月球车终于可以大展身手了,如何让它灵活地“走起来”,顺利完成避障、越障、爬坡等精彩动作,是本次嫦娥四号任务的一个关键。

  为此,航天科工为其“量身定制”了两种电机,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。

  多年来,航天科工致力于宇航特种电机的技术研究和能力建设,突破各种技术难题,不断从长寿命、小型化、可靠性、兼容性等方面提高电机质量。

  为了克服月面相差几百度的温差,科研人员采用巧妙的机械机构,将电机各零部件可靠组合在一起,既保证了大变温环境下电机的可靠运行,也有效防止月尘污染电机内部。(胡喆)

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