我要投稿   新闻热线:021-60850333
“嫦娥四号”如何在700秒内精准找到着陆地 上海造“神器”成为她的眼睛

2019-1-3 12:00:00

来源:东方网 作者:解敏 选稿:朱燕亮

  东方网记者解敏1月3日报道:北京时间今天上午10时26分,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,实现人类航天器历史上第一次在月球背面着陆。此后它将按计划进行着陆器与巡视器分离的准备,并由此开启月球背面巡视探测之旅。

  嫦娥四号月球背面着陆模拟图

  嫦娥四号是无人探测器,如何“遥控”它准确着陆在预定位置,是个不小的技术挑战,这一过程中,多项“上海技术”为它提供了全方位的保障。

  以何种姿态降落?激光测距敏感器全程监护

  12月30日嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制,顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道。在一点一点靠近月球的过程中要不断调整方位并实施变轨,另外对于月球背面那个未知的区域,嫦娥四号还要找好角度,最后降落在预定落区。

  当降落到距离月球表面15公里高度时,所携带的激光测距敏感器就开始了工作,并全程监测与月面的距离,把控方向。激光测距敏感器的工作原理是通过向月面发射激光光脉冲,测量月面回波脉冲信号与激光发射脉冲信号的时间间隔,获得着陆器相对于月面的精确距离,提供从动力下降段至软着陆段的高精度测距数据。

  嫦娥四号激光测距敏感器的主任设计师程鹏飞介绍,由远距离测距光束开始提供距离月面的斜距信息,在着陆器距月面高度约8公里时,着陆器姿态发生角度调整,激光测距敏感器根据指令切换至近距离测距光束工作。在着陆器的姿态调整过程中远距离、近距离测距波束始终具备同时测距功能,从而不断完成动力下降阶段对嫦娥四号着陆姿态的控制,辅助她以“最佳姿态”稳稳落月。

  落在哪里?激光三维成像敏感器精确避障

  除了降落的高度与姿态问题,还要解决降落的“选址”问题。激光三维成像敏感器就承担了为嫦娥四号精确避障、确定安全着陆区的使命。

  最终的落月过程就将从约15公里的高度开始,全程约700秒。在距离月面约100米时,嫦娥四号会短暂悬停,通过激光三维成像对月面进行精确扫描,来找到最适合的着陆地点,然后飞到其上空缓缓下降。距离月面最后几米,发动机关机,嫦娥四号在重力作用下着陆月球表面。激光三维成像敏感器能够获取月面区域的三维图像,将月球表面的坑识别出来,并通过计算分析,找出一个安全着陆区,以帮助嫦娥四号实现安全软着陆。

  主管设计师李铭告诉记者,嫦娥四号的激光三维成像敏感器原先作为嫦娥三号的备份产品,早在2013年9月就完成了生产研制,产品贮存期间,课题组定期对产品健康状态进行详查,并保障产品贮存环境,保证产品性能指标稳定,安全可靠。由于嫦娥四号着陆区域较嫦娥三号地形条件更为复杂,地形起伏变化更剧烈,月面反射率差异较大,导致对激光三维成像敏感器的环境适应性提出了更高的要求。前期课题组经过了充分论证和地面模拟实验验证,从而顺利完成了着陆器要求的寻找安全着陆区的任务。

  嫦娥四号后续将进行着陆器与巡视器分离。分离后巡视器与着陆器将进行两器互拍,之后将开展一系列就位探测和巡视勘察活动。嫦娥四号的科学任务包括天文观测,观测月球的地形、地貌和矿物成分,以及中子辐射量和中性原子等探测以研究月球背面的环境。

  2018年12月8日2时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了人类首次月球背面软着陆的探测之旅。

推荐阅读

上一篇稿件

下一篇稿件

“嫦娥四号”如何在700秒内精准找到着陆地 上海造“神器”成为她的眼睛

2019年1月3日 12:00 来源:东方网

  东方网记者解敏1月3日报道:北京时间今天上午10时26分,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,实现人类航天器历史上第一次在月球背面着陆。此后它将按计划进行着陆器与巡视器分离的准备,并由此开启月球背面巡视探测之旅。

  嫦娥四号月球背面着陆模拟图

  嫦娥四号是无人探测器,如何“遥控”它准确着陆在预定位置,是个不小的技术挑战,这一过程中,多项“上海技术”为它提供了全方位的保障。

  以何种姿态降落?激光测距敏感器全程监护

  12月30日嫦娥四号探测器在环月轨道成功实施变轨控制,顺利进入预定的月球背面着陆准备轨道。在一点一点靠近月球的过程中要不断调整方位并实施变轨,另外对于月球背面那个未知的区域,嫦娥四号还要找好角度,最后降落在预定落区。

  当降落到距离月球表面15公里高度时,所携带的激光测距敏感器就开始了工作,并全程监测与月面的距离,把控方向。激光测距敏感器的工作原理是通过向月面发射激光光脉冲,测量月面回波脉冲信号与激光发射脉冲信号的时间间隔,获得着陆器相对于月面的精确距离,提供从动力下降段至软着陆段的高精度测距数据。

  嫦娥四号激光测距敏感器的主任设计师程鹏飞介绍,由远距离测距光束开始提供距离月面的斜距信息,在着陆器距月面高度约8公里时,着陆器姿态发生角度调整,激光测距敏感器根据指令切换至近距离测距光束工作。在着陆器的姿态调整过程中远距离、近距离测距波束始终具备同时测距功能,从而不断完成动力下降阶段对嫦娥四号着陆姿态的控制,辅助她以“最佳姿态”稳稳落月。

  落在哪里?激光三维成像敏感器精确避障

  除了降落的高度与姿态问题,还要解决降落的“选址”问题。激光三维成像敏感器就承担了为嫦娥四号精确避障、确定安全着陆区的使命。

  最终的落月过程就将从约15公里的高度开始,全程约700秒。在距离月面约100米时,嫦娥四号会短暂悬停,通过激光三维成像对月面进行精确扫描,来找到最适合的着陆地点,然后飞到其上空缓缓下降。距离月面最后几米,发动机关机,嫦娥四号在重力作用下着陆月球表面。激光三维成像敏感器能够获取月面区域的三维图像,将月球表面的坑识别出来,并通过计算分析,找出一个安全着陆区,以帮助嫦娥四号实现安全软着陆。

  主管设计师李铭告诉记者,嫦娥四号的激光三维成像敏感器原先作为嫦娥三号的备份产品,早在2013年9月就完成了生产研制,产品贮存期间,课题组定期对产品健康状态进行详查,并保障产品贮存环境,保证产品性能指标稳定,安全可靠。由于嫦娥四号着陆区域较嫦娥三号地形条件更为复杂,地形起伏变化更剧烈,月面反射率差异较大,导致对激光三维成像敏感器的环境适应性提出了更高的要求。前期课题组经过了充分论证和地面模拟实验验证,从而顺利完成了着陆器要求的寻找安全着陆区的任务。

  嫦娥四号后续将进行着陆器与巡视器分离。分离后巡视器与着陆器将进行两器互拍,之后将开展一系列就位探测和巡视勘察活动。嫦娥四号的科学任务包括天文观测,观测月球的地形、地貌和矿物成分,以及中子辐射量和中性原子等探测以研究月球背面的环境。

  2018年12月8日2时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了人类首次月球背面软着陆的探测之旅。