揭秘·探测器

　　嫦娥三号是如何设计出来的？

　　嫦娥三号探测器，是我国第一个“有腿”的航天器。这位“三姑娘”是如何设计出来的？记者采访了中国航天科技集团的有关专家。

　　构型设计四腿六轮既能落月又能行动

　　据介绍，“三姑娘”有四条腿六个轮子。航天科技集团主任设计师杨建中介绍，这样的组合构型，是由其任务特点决定的。嫦娥三号任务主要有两个：一是实现月面软着陆，二是实施月面巡视勘察。这需要它既能落到月面上，还能自主动起来。

　　落月之前，巡视器作为一个载荷被安装在着陆器上，本身并不工作。整个前期飞行、动力下降以及实施软着陆过程，都是由着陆器完成的。到月面后，二者互相配合，将巡视器释放到月面上，成为两个独立的探测器，各自在月面开展探测任务。

　　着陆器包含11个分系统，其中最有特色的当属着陆缓冲分系统，又集中体现在四条“中国腿”的外形上。就嫦娥三号软着陆任务来讲，腿式能保证着陆的稳定性。

　　巡视器包含8个分系统，其中最有特色的当属移动分系统。从外形上看，就是巡视器的6个轮子。中国航天科技集团巡视器副总设计师贾阳介绍，轮式能避免不好控制、遇石块容易被卡的缺点。

　　此外，由于探测器的重量限制，嫦娥三号必须“瘦身”，进行集成化、小型化设计，还必须保证系统的可靠性。只有这样，才能保证它是一个健壮的探测器。

　　路径设计嫦娥落月路径前所未有

　　嫦娥三号要在近月点15公里处进行动力下降，这是以抛物线下降。探测器的相对速度要从1.7公里/秒逐渐减为0，过程主要靠探测器自主来完成，人工干预的可能性几乎为零。距月面100米处时，探测器还要悬停，对月面进行拍照，避开障碍物，寻找着陆点。

　　对于地面工程人员来说，这一过程尚属首次，存在两大风险。一是关键设备都是新研制的，包括GNC系统(制导、导航与控制系统)和我国首台全新的7500牛变推力空间发动机。二是软着陆区域的地形地貌存在一定程度的不确定性。

　　等到探测器在月面实现软着陆后，着陆器和巡视器还要进行分离，实现互相拍摄。着陆器基本固定在一个位置，巡视器则需要从着陆器上“走”下来，进行月面巡视勘察。在月面路径中，还涉及到“地面遥操作”和“巡视器自主控制”相结合的技术手段。

　　除了地面遥操作外，巡视器也可以利用计算机，对图像进行处理、识别障碍，规划出相对较近的局部路径，控制自身的移动。这时候，巡视器就是一个自主移动的机器人了。

　　功能设计遇冷有“被子”还能“生炉子”

　　不同于地球，月球表面昼夜温差较大，温度高时有120摄氏度，温度低时在零下180摄氏度。而且，月球的昼夜交替周期也较长，这给“三姑娘”的月面生存带来了很大的难度。

　　中国航天科技集团着陆器热控分系统主任设计师刘自军用“盖被子”“生炉子”和“开空调”等熟知的概念解释热控设计。嫦娥三号上有一个多层隔热组件，也就是所谓的“被子”，可以双向隔热，外部高温时候热量不能往里传，外部寒冷时候里面热量不能往外漏。

　　寒冷时“三姑娘”还得“生炉子”。“炉子”主要是同位素核源，它能够持续放热。设计师们还设计了重力驱动的两项流体回路，在需要的时候将热量导入舱内，不需要的时候切断传热途径。

　　到了月昼时，虹湾温度迅速升高至90摄氏度，在月球表面，散热的方式只有热辐射。设计师们在探测器上精心设计了几个散热面，可以把设备发出的热量散出去。

　　有了这些手段和方法，“三姑娘”便能很好地保护自我，在月面上生存下来，从而用携带的科学载荷进行工作。