嫦娥三號(hào)發(fā)射成功。

　　嫦娥三號(hào)探測(cè)器，是我國(guó)第一個(gè)“有腿”的航天器，也是中國(guó)人首次用來(lái)嘗試地外天體軟著陸的航天器。“三姑娘”長(zhǎng)什么樣，與此前的嫦娥一號(hào)、二號(hào)相比有什么特點(diǎn)，是如何設(shè)計(jì)出來(lái)的？記者采訪了中國(guó)航天科技集團(tuán)的有關(guān)專家。

　　構(gòu)型設(shè)計(jì)——四腿六輪

　　據(jù)介紹，“三姑娘”有四條腿六個(gè)輪子，是著陸器和巡視器（俗稱“月球車”）的組合體。與嫦娥一號(hào)、二號(hào)不同，嫦娥三號(hào)在名稱上不叫衛(wèi)星而叫器，是我國(guó)第一個(gè)“有腿”的航天器。

　　航天科技集團(tuán)主任設(shè)計(jì)師楊建中介紹，這樣的組合構(gòu)型，是由其任務(wù)特點(diǎn)決定的。嫦娥三號(hào)任務(wù)主要有兩個(gè)，一是實(shí)現(xiàn)月面軟著陸，二是實(shí)施月面巡視勘察。這需要它既能落到月面上，還能自主動(dòng)起來(lái)。將任務(wù)分解給兩個(gè)探測(cè)器，有助于加快研制進(jìn)度。

　　落月之前，巡視器作為一個(gè)載荷被安裝在著陸器上，本身并不工作。整個(gè)前期飛行、動(dòng)力下降以及實(shí)施軟著陸過(guò)程，都是由著陸器完成的。到月面后，二者互相配合，將巡視器釋放到月面上，成為兩個(gè)獨(dú)立的探測(cè)器，各自在月面開(kāi)展探測(cè)任務(wù)。

　　著陸器包含11個(gè)分系統(tǒng)，其中最有特色的當(dāng)屬著陸緩沖分系統(tǒng)，又集中體現(xiàn)在四條“中國(guó)腿”的外形上。據(jù)了解，其他國(guó)家的軟著陸方式主要有三種：一是氣囊彈跳式，二是著陸腿式，三是空中吊車式。每種方案都有優(yōu)缺點(diǎn)。就嫦娥三號(hào)軟著陸任務(wù)來(lái)講，氣囊式不能滿足重量要求，吊車式又比較復(fù)雜，腿式能滿足任務(wù)需要，保證著陸的穩(wěn)定性。綜合之下，嫦娥三號(hào)選用了腿式著陸。

　　巡視器包含8個(gè)分系統(tǒng)，其中最有特色的當(dāng)屬移動(dòng)分系統(tǒng)。從外形上看，就是巡視器的6個(gè)輪子。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)巡視器副總設(shè)計(jì)師賈陽(yáng)介紹，國(guó)外巡視器的移動(dòng)方案主要有三種：履帶式、腿式和輪式。履帶式巡視器就像電影里的機(jī)器人瓦力，它最大的優(yōu)點(diǎn)是壓強(qiáng)小、通過(guò)性強(qiáng)，但它的弱點(diǎn)是遇到石塊等容易被卡住不能動(dòng)彈。腿式巡視器在平緩的地面行走尚可，但控制起來(lái)比較復(fù)雜，弄不好一下子就坐到地上。輪式則能避免上述方式的缺點(diǎn)。

　　此外，由于探測(cè)器的重量限制，嫦娥三號(hào)必須“瘦身”，進(jìn)行集成化、小型化設(shè)計(jì)，還必須保證系統(tǒng)的可靠性。只有這樣，才能保證它是一個(gè)健壯的探測(cè)器。

　　路徑設(shè)計(jì)——前所未有

　　此前，嫦娥一號(hào)和二號(hào)對(duì)到達(dá)月球的路徑已經(jīng)做了先期的成功探索。由于任務(wù)需要，嫦娥三號(hào)的路徑設(shè)計(jì)還要在此前基礎(chǔ)上更進(jìn)一層，且難度和風(fēng)險(xiǎn)大大增強(qiáng)。它要在近月點(diǎn)15公里處進(jìn)行動(dòng)力下降，接著實(shí)現(xiàn)月面軟著陸，然后再進(jìn)行月面巡視勘察。

　　這15公里的動(dòng)力下降，是以拋物線下降。探測(cè)器的相對(duì)速度要從1.7公里/秒逐漸減為0，過(guò)程主要靠探測(cè)器自主來(lái)完成，人工干預(yù)的可能性幾乎為零。距月面100米處時(shí)，探測(cè)器還要懸停，對(duì)月面進(jìn)行拍照，避開(kāi)障礙物，尋找著陸點(diǎn)。

　　對(duì)于地面工程人員來(lái)說(shuō)，這一過(guò)程尚屬首次，存在兩大風(fēng)險(xiǎn)。一是關(guān)鍵設(shè)備都是新研制的，包括GNC系統(tǒng)（制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)）和我國(guó)首臺(tái)全新的7500牛變推力空間發(fā)動(dòng)機(jī)。二是軟著陸區(qū)域的地形地貌存在一定程度的不確定性。

　　等到探測(cè)器在月面實(shí)現(xiàn)軟著陸后，著陸器和巡視器還要進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)互相拍攝。著陸器基本固定在一個(gè)位置，巡視器則需要從著陸器上“走”下來(lái)，進(jìn)行月面巡視勘察。在月面路徑中，還涉及到“地面遙操作”和“巡視器自主控制”相結(jié)合的技術(shù)手段。

　　除了地面遙操作外，巡視器也可以利用計(jì)算機(jī)，對(duì)圖像進(jìn)行處理、識(shí)別障礙，規(guī)劃出相對(duì)較近的局部路徑，控制自身的移動(dòng)。這時(shí)候，巡視器就是一個(gè)自主移動(dòng)的機(jī)器人了。

　　功能設(shè)計(jì)——確保月面生存

　　不同于地球，月球表面晝夜溫差較大，溫度高時(shí)有120攝氏度，溫度低時(shí)在零下180攝氏度。而且，月球的晝夜交替周期也較長(zhǎng)，這給“三姑娘”的月面生存帶來(lái)了很大的難度。

　　中國(guó)航天科技集團(tuán)著陸器熱控分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師劉自軍用“蓋被子”“生爐子”和“開(kāi)空調(diào)”等熟知的概念解釋熱控設(shè)計(jì)。嫦娥三號(hào)上有一個(gè)多層隔熱組件，也就是所謂的“被子”，可以雙向隔熱，外部高溫時(shí)候熱量不能往里傳，外部寒冷時(shí)候里面熱量不能往外漏。

　　寒冷時(shí)“三姑娘”還得“生爐子”。“爐子”主要是同位素核源，它能夠持續(xù)放熱。設(shè)計(jì)師們還設(shè)計(jì)了重力驅(qū)動(dòng)的兩項(xiàng)流體回路，在需要的時(shí)候?qū)崃繉?dǎo)入艙內(nèi)，不需要的時(shí)候切斷傳熱途徑。

　　到了月晝時(shí)，虹灣溫度迅速升高至90攝氏度，在月球表面，散熱的方式只有熱輻射。設(shè)計(jì)師們?cè)谔綔y(cè)器上精心設(shè)計(jì)了幾個(gè)散熱面，可以把設(shè)備發(fā)出的熱量散出去。

　　有了這些手段和方法，“三姑娘”便能很好地保護(hù)自我，在月面上生存下來(lái)，從而用攜帶的科學(xué)載荷進(jìn)行工作。目前，著陸器主要攜帶了極紫外相機(jī)、月基望遠(yuǎn)鏡、地形地貌相機(jī)，還有一些對(duì)月面、月塵進(jìn)行測(cè)量的工程載荷。巡視器主要攜帶了測(cè)月雷達(dá)、全景相機(jī)、紅外光譜儀和粒子激發(fā)X射線譜儀，開(kāi)展相應(yīng)的科學(xué)探測(cè)任務(wù)。通過(guò)它們，科學(xué)家們將為后續(xù)的月球探測(cè)積累數(shù)據(jù)，普通百姓也可以更好地認(rèn)識(shí)宇宙。