龐之浩

兩大設(shè)備

嫦娥三號(hào)由著陸探測(cè)器（簡(jiǎn)稱著陸器）和巡視探測(cè)器（簡(jiǎn)稱巡視器，俗稱月球車）組成，因此發(fā)射嫦娥三號(hào)實(shí)際上是發(fā)射了兩個(gè)月球探測(cè)器。兩器分離前，巡視器由著陸器搭載；分離后，它們成為兩個(gè)獨(dú)立的探測(cè)器，各自展開(kāi)月面探測(cè)工作。

著陸器

著陸器攜帶了4種科學(xué)探測(cè)儀器：地形地貌相機(jī)用于獲取著陸區(qū)的光學(xué)成像；降落相機(jī)用于在著陸器動(dòng)力下降過(guò)程中，在2000米至4米各個(gè)高度獲取著陸區(qū)域的光學(xué)成像；極紫外相機(jī)用于在月晝期間對(duì)地球周圍的等離子體層進(jìn)行極紫外成像探測(cè)；月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡用于在月晝期間進(jìn)行月基光學(xué)天文觀測(cè)。

巡視器

玉兔號(hào)月球車攜帶了4種科學(xué)探測(cè)儀器：全景相機(jī)用于著陸區(qū)與巡視區(qū)月表光學(xué)成像；測(cè)月雷達(dá)用于直接探測(cè)30米內(nèi)月壤結(jié)構(gòu)和測(cè)量月面以下100～200米深處的淺層月殼結(jié)構(gòu)；紅外成像光譜儀用于巡視區(qū)月表紅外光譜分析和成像探測(cè)任務(wù)；粒子激發(fā)X射線譜儀用于巡視區(qū)月表物質(zhì)主量元素含量的現(xiàn)場(chǎng)分析等。

七大創(chuàng)新

首次實(shí)現(xiàn)我國(guó)航天器在地外天體軟著陸。目前，世界上僅有美國(guó)、蘇聯(lián)成功實(shí)施了13次無(wú)人月球表面軟著陸，中國(guó)是第3個(gè)實(shí)施月球軟著陸的國(guó)家。嫦娥三號(hào)探測(cè)器經(jīng)過(guò)主減速段、快速調(diào)整段、接近段、懸停段、避障段、緩速下降段等6個(gè)階段的減速，實(shí)現(xiàn)從距月面15千米高度安全下降至月球表面。

首次實(shí)現(xiàn)我國(guó)航天器在地外天體巡視探測(cè)。中國(guó)是第2個(gè)實(shí)施無(wú)人月球巡視探測(cè)的國(guó)家。月球車與著陸器完成解鎖、釋放、分離、下降到月面、駛離，整個(gè)過(guò)程每個(gè)動(dòng)作環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)動(dòng)作都影響任務(wù)成敗。

首次研制建設(shè)一系列高水平特種試驗(yàn)設(shè)施，創(chuàng)新形成了一系列先進(jìn)試驗(yàn)方法。

首次研制我國(guó)大型深空站，初步建成覆蓋行星際的深空測(cè)控通信網(wǎng)。我國(guó)通過(guò)探月工程的實(shí)施，新建了18米、35米、65米、66米（亞洲最大）天線，實(shí)現(xiàn)了高精度、快速測(cè)定軌道和月面定位目標(biāo)。

首次實(shí)現(xiàn)對(duì)月面探測(cè)器的遙操作。玉兔號(hào)月球車遙操作采用自主加地面控制相結(jié)合的方式，根據(jù)獲取的環(huán)境參數(shù)，在地面完成任務(wù)規(guī)劃，而月球車自主完成局部規(guī)劃、避障并具備安全監(jiān)測(cè)、應(yīng)急保護(hù)的能力。

首次在我國(guó)航天器上采用放射性同位素?zé)嵩春蛢上嗔黧w回路技術(shù)，實(shí)現(xiàn)探測(cè)器在極端溫度環(huán)境下的月面生存。

首次在月面開(kāi)展多種形式的科學(xué)探測(cè)。嫦娥三號(hào)搭載了8臺(tái)科學(xué)載荷，用以完成3項(xiàng)科學(xué)探測(cè)任務(wù)，并創(chuàng)3個(gè)第一：其中的月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡開(kāi)創(chuàng)了國(guó)際首次在月面開(kāi)展天文研究的新領(lǐng)域；極紫外相機(jī)首次實(shí)現(xiàn)國(guó)際在月面對(duì)地球等離子體層進(jìn)行極紫外成像；測(cè)月雷達(dá)可在國(guó)際首次建立集形貌、成分、結(jié)構(gòu)于一體的綜合性觀測(cè)剖面，建立起月球區(qū)域綜合演化動(dòng)力學(xué)模型。

三大挑戰(zhàn)

為了完成嫦娥三號(hào)的任務(wù)，需要攻克多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，且技術(shù)難度大、實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)高。完成嫦娥三號(hào)任務(wù)最大的難關(guān)是著陸關(guān)和月夜生存關(guān)，另外還有巡視關(guān)。

嫦娥三號(hào)最大的風(fēng)險(xiǎn)是軟著陸這個(gè)環(huán)節(jié)。因?yàn)樵虑蚴钦婵窄h(huán)境，軟著陸時(shí)不能使用降落傘，所以嫦娥三號(hào)只能是一邊降落，一邊用反推發(fā)動(dòng)機(jī)把速度降下來(lái)。又由于月球表面凹凸不平，因此為了避開(kāi)大石頭和大坑，在著月過(guò)程中要尋找著陸點(diǎn)。在嫦娥三號(hào)降落距月面約100米時(shí)，它會(huì)像直升機(jī)一樣懸停一會(huì)兒，以智能方式選擇一塊比較平的地方，飛到著陸點(diǎn)高空再降下來(lái)，最后一直靠反推發(fā)動(dòng)機(jī)慢慢下降。由于在落月過(guò)程中需要嫦娥三號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)推力變化很大，傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法達(dá)到所需的能力，所以專門研制了1500～7500牛的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)，它是目前國(guó)內(nèi)航天器中最大的。當(dāng)降到離月面4米高度時(shí)，要關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，以免揚(yáng)起月塵，污染相機(jī)鏡頭或影響其他設(shè)備工作。之后，嫦娥三號(hào)自由下降，最后依靠著陸器的4個(gè)支架腿緩沖落在月面上。嫦娥三號(hào)的著陸地點(diǎn)在月球虹灣區(qū)，主要是因?yàn)槟抢锞邆涞匦纹教?、能源充足、通信暢通和軌控有效等特點(diǎn)。

嫦娥三號(hào)安全落月后面臨的最大難關(guān)，就是如何經(jīng)受住月球晝夜極端溫差的考驗(yàn)而“存活”下來(lái)。月球的一天相當(dāng)于地球的28天，而且一半（14天）是陽(yáng)光普照的白天，一半（14天）是寒冷的黑夜。其白天溫度可達(dá)150℃，而夜間溫度則會(huì)降到-180℃，所以月夜長(zhǎng)時(shí)間低溫對(duì)嫦娥三號(hào)是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為了解決這一難題，嫦娥三號(hào)首次采用了同位素?zé)嵩匆约皩?dǎo)熱流體回路、隔熱組件、散熱面設(shè)計(jì)、電加熱器、低重力環(huán)境下機(jī)構(gòu)的重復(fù)展開(kāi)與收攏技術(shù)、月塵環(huán)境下機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑與密封技術(shù)等，以確保探測(cè)器系統(tǒng)順利度過(guò)月夜。這相當(dāng)于給探測(cè)器蓋被子、生爐子、開(kāi)空調(diào)。

同時(shí)，巡視關(guān)也不好過(guò)，因?yàn)樵虑虮砻娴耐寥婪浅Ｋ绍?，而且崎嶇不平，石塊、隕石坑遍布。對(duì)此，玉兔號(hào)在總體設(shè)計(jì)之初，就選取了6輪式、搖臂懸架方案，并經(jīng)特殊設(shè)計(jì)和有關(guān)地面移動(dòng)性能試驗(yàn)、內(nèi)外場(chǎng)試驗(yàn)等，解決了月面移動(dòng)的難題。

漫游月球

玉兔號(hào)是我國(guó)最高水平的智能“機(jī)器人”，可以自主導(dǎo)航，自主選擇探測(cè)路線，自主上下坡，規(guī)避撞擊坑和大型障礙物體。它采用6個(gè)空心彈性篩網(wǎng)輪子（可減輕重量，防止沾帶月塵和揚(yáng)塵），其高1.5米左右的“脖子”上裝有360°全景相機(jī)。在自主視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)的配合下，玉兔號(hào)可觀察前方3米以內(nèi)地貌，然后通過(guò)計(jì)算建立三維立體地圖，判斷和規(guī)劃行進(jìn)路徑。如果遇到較大的坡、石塊或坑時(shí)，它可以避讓并繞開(kāi)走，實(shí)現(xiàn)未知環(huán)境的自主安全避障和自主導(dǎo)航。玉兔號(hào)活動(dòng)范圍為5平方千米，具有 20°爬坡、20厘米越障能力，移動(dòng)速度可以達(dá)到200米/時(shí)。它在巡視過(guò)程中得到的數(shù)據(jù)可直接傳回地球或先傳給著陸器，再由著陸器傳給地球。遇到超過(guò)20°的斜坡、高于20厘米的石塊或直徑大于2米的撞擊坑，玉兔號(hào)能夠自主判斷安全避讓。

根據(jù)科學(xué)探測(cè)的需要，以上過(guò)程循環(huán)往復(fù)。依靠先進(jìn)的設(shè)備，玉兔號(hào)能夠?qū)ρ惨晠^(qū)月表進(jìn)行三維光學(xué)成像，對(duì)月表進(jìn)行紅外光譜分析，開(kāi)展月壤厚度和結(jié)構(gòu)的科學(xué)探測(cè)，對(duì)月表物質(zhì)主要元素進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析等等。它傳回來(lái)的數(shù)據(jù)，將幫助我們更加準(zhǔn)確、更加直接地了解那個(gè)神秘美麗的月球。

嫦娥工程三次任務(wù)為什么要使用不同型號(hào)的火箭

長(zhǎng)征三號(hào)甲系列火箭包括長(zhǎng)征三號(hào)甲、長(zhǎng)征三號(hào)乙和長(zhǎng)征三號(hào)丙。長(zhǎng)征三號(hào)甲可將2.6噸有效載荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。長(zhǎng)征三號(hào)乙芯級(jí)與長(zhǎng)征三號(hào)甲基本相同，但在第1級(jí)箭體上并聯(lián)捆綁了4個(gè)液體助推器，而且第2級(jí)加長(zhǎng)，可將5.5噸有效載荷送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。長(zhǎng)征三號(hào)丙是在長(zhǎng)征三號(hào)甲火箭的基礎(chǔ)上捆綁有2個(gè)液體助推器，其地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力介于長(zhǎng)征三號(hào)甲和長(zhǎng)征三號(hào)乙之間，為3.8噸。質(zhì)量2350千克的嫦娥一號(hào)是用推力最小的長(zhǎng)征三號(hào)甲發(fā)射的，質(zhì)量2480千克的嫦娥二號(hào)是用推力較大的長(zhǎng)征三號(hào)丙發(fā)射的，質(zhì)量3780千克的嫦娥三號(hào)是用推力最大的長(zhǎng)征三號(hào)乙發(fā)射的。endprint