嫦娥四號(hào)怎樣落月？揭秘“四姑娘”的落月“神器”

嫦娥四號(hào)探測器1月3日在月球背面軟著陸。中國航天科技集團(tuán)五院西安分院為嫦娥四號(hào)探測器研制的測距測速敏感器(也稱落月雷達(dá))、數(shù)傳設(shè)備及為嫦娥四號(hào)中繼星“鵲橋”研制的中繼通信分系統(tǒng)等設(shè)備是“四姑娘”落月的必備“神器”。

西安分院嫦娥四號(hào)探測器的研制人員正在討論問題?！√K宏偉 攝

月球背面的地形與月球正面有很大不同，據(jù)之前的太空探測器發(fā)回的月球背面照片顯示，月背有很多高山和低洼處，起伏不定。而“四姑娘”將落到月背南極--艾肯特盆地，這與“三姑娘”落在月球正面相對平坦的地形環(huán)境是十分不同的，也為“四姑娘”的落月增加了極大的困難。

在繞月飛行階段，地面會(huì)向嫦娥四號(hào)探測器注入落月相關(guān)的信息和參數(shù)，提前告訴“四姑娘”怎么落月、什么時(shí)候落月、落到什么地方。在落月過程中，“四姑娘”在月球背面工作，地面的科研人員只能通過“鵲橋”與“四姑娘”進(jìn)行交流。西安分院為“鵲橋”研制的中繼通信分系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)地面與“四姑娘”的對話。

西安分院嫦娥四號(hào)探測器的研制人員正在討論問題。　蘇宏偉 攝

即使這樣，通過嫦娥四號(hào)中繼星這座高空數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站傳遞信息，難免會(huì)產(chǎn)生時(shí)間差，帶來信號(hào)傳遞的延緩。而整個(gè)落月過程時(shí)間短、速度快，“四姑娘”就需要在測距測速敏感器的幫助下導(dǎo)航落月。西安分院為嫦娥四號(hào)研制的測距測速敏感器通過把握速度和距離的信息，可以使“四姑娘”輕盈落月。測距測速敏感器類似于日常生活中汽車的行車?yán)走_(dá)和倒車?yán)走_(dá)，將極大方便“四姑娘”控制身姿順利“泊車”，可以說，測距測速敏感器是嫦娥四號(hào)探測器尋找落月路的明亮雙眼。為了研制出這個(gè)升級(jí)、優(yōu)化版的測距測速敏感器，西安分院的設(shè)計(jì)師們開展了艱苦卓絕的攻關(guān)。其中吊車試驗(yàn)和校飛試驗(yàn)就做了多次，用來模擬驗(yàn)證測試測距測速敏感器的性能指標(biāo)滿足需求。

西安分院嫦娥四號(hào)測距測速敏感器研制負(fù)責(zé)人劉瑞冬回憶說：“校飛試驗(yàn)是在夏天完成的，試驗(yàn)隊(duì)員都經(jīng)歷了地面40多度高溫和飛機(jī)上0度作用低溫的‘冰與火’的考驗(yàn)。”

在嫦娥四號(hào)探測器之前，西安分院投入了大量科研力量，為已經(jīng)發(fā)射成功和開展試驗(yàn)驗(yàn)證的嫦娥一號(hào)、嫦娥二、嫦娥三號(hào)、嫦娥五號(hào)飛行試驗(yàn)器以及嫦娥四號(hào)中繼衛(wèi)星“鵲橋”提供了大量關(guān)鍵系統(tǒng)產(chǎn)品。

西安分院領(lǐng)導(dǎo)為嫦娥四號(hào)探測器試驗(yàn)隊(duì)授旗。　蘇宏偉 攝

西安分院院長李軍介紹，在探月工程任務(wù)中，西安分院承擔(dān)了關(guān)鍵的系統(tǒng)產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)探月工程前兩步的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，研制的數(shù)傳系統(tǒng)設(shè)備，先后傳回了中國第一幅月面圖像、第一幅虹灣月面圖像、第一幅著陸月球、玉兔月面行走和嫦娥三號(hào)與玉兔“兩器互拍”圖片，人類第一幅距地7500萬公里處圖塔蒂斯小行星的圖片；研制的X頻段測控應(yīng)答機(jī)成功驗(yàn)證了中國深空測控體制，測控全向天線和信標(biāo)天線為掌握嫦娥系列衛(wèi)星與地面的通信及定位、定軌工作發(fā)揮了重要作用；研制的測距測速敏感器為嫦娥三號(hào)實(shí)現(xiàn)落月懸停和月面軟著陸做出重大貢獻(xiàn)。

在嫦娥四號(hào)任務(wù)中，西安分院為去年5月發(fā)射的嫦娥四號(hào)中繼衛(wèi)星研制了測控分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)、中繼通信分系統(tǒng)，使得“鵲橋”可與地球保持全天候的通信，“照亮”了嫦娥四號(hào)駕臨月球背面之路。