闯过「黑色720秒」 大陆「嫦娥三号」成功登月
中国大陆研发的「嫦娥三号」探测器于14日21时12分成功着陆于月球虹湾地区,这是人类第130次探月活动,也使中国成为世界上第三个有能力独立自主实施月球软着陆的国家。由着陆器和「玉兔号」月球车组成的嫦娥三号月球探测器总重近3.8吨。在接下来的几个小时里,「玉兔号」将驶离着陆器,开始为期约3个月的科学探测,着陆器则在着陆地点进行原地探测。
12月2日1时30分在西昌卫星发射中心发射升空的嫦娥三号,是中国发射的第一个地外软着陆探测器和巡视器,也是在1976年苏联月球24号探测器登陆月球后第一个重返月球的人类探测器。
根据陆媒报导,落月是从15公里高度开始的,大约12分钟的落月过程中,嫦娥三号经历与地球失去联系的「黑色720秒」,而在整个过程中,嫦娥三号依靠自主控制,经过了主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速段等六大阶段,相对速度从每秒1.7公里逐渐减为0。在距离月面100米高度时,探测器暂时停下脚步,利用敏感器对着陆区进行观测,以避开障碍物、选择着陆点。在以自由落体方式走完最后几米之后,平稳「站」上月面的4条着陆腿触月信号显示,嫦娥三号完美着陆。
嫦娥三号任务测控通信指挥部指挥长、北京航天飞行控制中心主任陈宏敏表示,针对嫦娥三号任务技术跨度大、状态变化多、技术要求高的情况,北京飞控中心突破了五项核心关键技术。
一是高精度月面视觉定位技术:巡视器月面遥操作要利用探测器下传的图像数据,进行高精度视觉定位,只有定位准确才能确定往哪里走、去哪探测。中心采用多项新技术新算法,实现了月面巡视器的高精度定位。
二是月面巡视动态规划技术:月面环境复杂地形多样,巡视探测要结合实时获取的地形数据进行动态规划。技术人员设计了基于规划图的状态空间前向搜索算法,构建了三层规划模型,解决了路径规划与巡视勘察自动验证和动态改进的难题。
三是巡视器行走控制技术:地面需要控制巡视器规避各类月面障碍,实现安全的月面行驶控制。中心通过建立月面综合环境模型,设计了里程最短、能源最省等最优路径搜索算法,控制巡视器实现盲走、自主规划避障等多种移动方式。
四是巡视器可视化操作与控制技术:实现遥操作控制可视化是地面指挥决策的重要辅助手段。中心建成了月球车手动驾驶系统,应用立体显示技术,实现了人在回路进行控制的遥操作环境。
五是多体制深空干涉测量数据处理技术:针对佳木斯、喀什两个新建深空站发射雷达波束的处理,中心突破了差分单程测距、同波束干涉测量等数据处理技术,为探月轨道确定和月面高精度定位提供了新手段。