探月成功的“黑科技”

穩(wěn)住繞月飛行速度

在漫長的奔月旅行中，嫦娥四號(hào)要經(jīng)過多次加速變換飛行軌道后，才能最終抵達(dá)月球，由航天科工研制生產(chǎn)的高精度加速度計(jì)組合一路保駕護(hù)航，平穩(wěn)地完成了嫦娥四號(hào)的速度變化控制，保障落月任務(wù)的圓滿完成。據(jù)航天科工三院新聞發(fā)言人黃程友介紹，這一組合的核心部件——石英撓性加速度計(jì)稱得上是“功勛神器”，其產(chǎn)品性能在國內(nèi)首屈一指，曾先后助力神舟系列飛船的11次飛行任務(wù)和嫦娥三號(hào)飛行任務(wù)圓滿成功。

“在此次嫦娥四號(hào)飛行任務(wù)中，該組合主要承擔(dān)三大使命，即在地球和月球轉(zhuǎn)移變軌控制、環(huán)月軌道保持控制和動(dòng)力下降三大階段測量嫦娥四號(hào)飛行的加速度，從而控制嫦娥四號(hào)的速度變化，以實(shí)現(xiàn)精確的變軌控制和平穩(wěn)、準(zhǔn)確的著陸控制?！秉S程友說。

據(jù)介紹，此次為嫦娥四號(hào)研制的高精度加速度計(jì)組合，采用新型設(shè)計(jì)方案，為核心部件石英撓性加速度計(jì)打造全新的配套電路，大大提高了其可靠性，研制團(tuán)隊(duì)還做了大量開創(chuàng)性設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品成本更低、體積更小、重量更輕、功耗更小。

助力落月優(yōu)美姿態(tài)

在歷經(jīng)奔月旅程和繞月飛行后，嫦娥四號(hào)在月球背面成功著陸，開啟全球首秀。由航天科工三院研制的γ關(guān)機(jī)敏感器肩負(fù)的任務(wù)就是讓嫦娥四號(hào)在最后的旅途中準(zhǔn)時(shí)“剎車”，精準(zhǔn)落月。

要讓探測器踏上月球，必須實(shí)現(xiàn)月背“軟著陸”。隨著落月過程的開始，置于嫦娥四號(hào)底部的γ關(guān)機(jī)敏感器便實(shí)時(shí)測量嫦娥四號(hào)與月球表面的距離。當(dāng)γ關(guān)機(jī)敏感器探測到距月球表面數(shù)米高度時(shí)，便發(fā)出關(guān)機(jī)指令，關(guān)閉軌道控制和姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。這個(gè)關(guān)機(jī)指令的發(fā)出，是實(shí)現(xiàn)“嫦娥落月”的關(guān)鍵動(dòng)作，這一瞬間，決定著“落月”任務(wù)的成敗。當(dāng)軌道控制和姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，就會(huì)停止給嫦娥四號(hào)提供推力，嫦娥四號(hào)就會(huì)在月球引力作用下以自由落體的方式下落，最終翩然降落在月球表面。

據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，此次嫦娥四號(hào)任務(wù)中，γ關(guān)機(jī)敏感器在近月環(huán)境下精確測距，精準(zhǔn)關(guān)閉了軌道控制和姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)，有效保障了嫦娥四號(hào)的首次月背軟著陸成功。

精準(zhǔn)分離月球車

落月之后，嫦娥四號(hào)著陸器就要和玉兔二號(hào)月球車分離，這樣，月球車才能按自主軌道順利滑向月球表面，進(jìn)行月球表面巡視工作。分離時(shí)，車體連接解鎖機(jī)構(gòu)就要開始發(fā)揮作用，而航天科工研制的連接解鎖機(jī)構(gòu)能否在既定時(shí)間按時(shí)解鎖，是此次任務(wù)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，決定著玉兔二號(hào)能不能順利踏上月球表面。

此前，航天科工研制的連接解鎖機(jī)構(gòu)已在嫦娥三號(hào)、載人航天工程等任務(wù)中成功應(yīng)用。在載人航天工程中，它就像飛船的臂膀，毫秒不差、收放自如地將各個(gè)艙段按需拆合，保障飛船安全進(jìn)入軌道運(yùn)行、返回地球、到達(dá)預(yù)定著陸點(diǎn)和安全著陸等各關(guān)鍵階段。而在此次嫦娥四號(hào)任務(wù)中，連接解鎖機(jī)構(gòu)再次穩(wěn)定發(fā)揮，讓玉兔二號(hào)與嫦娥四號(hào)著陸器精準(zhǔn)分離，踏上月球開展科研任務(wù)。

賦予月球車敏捷身手

與著陸器分離后，如何讓玉兔二號(hào)靈活地“走起來”，順利完成避障、越障、爬坡等動(dòng)作，也是本次任務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此，航天科工為其定制了兩種電動(dòng)機(jī)，一種是用于車輪驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，可以讓月球車行動(dòng)自如;另一種是用于機(jī)械臂分系統(tǒng)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，可以讓機(jī)械臂靈活有力。

據(jù)航天科工十院此項(xiàng)目技術(shù)專家陳強(qiáng)介紹，這些驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)于2008年研制成功，歷時(shí)5年的迭代成長，曾于2013年伴隨嫦娥三號(hào)實(shí)現(xiàn)了太空首秀，其功能主要是驅(qū)動(dòng)玉兔一號(hào)在月球表面移動(dòng)和轉(zhuǎn)向。為了克服月球表面相差幾百度的溫差，設(shè)計(jì)師采用巧妙的機(jī)械機(jī)構(gòu)，將電機(jī)各零部件組合在一起，使電動(dòng)機(jī)能夠在溫度變化極大的情況下可靠運(yùn)行，同時(shí)也有效防止月球表面的塵埃污染電機(jī)內(nèi)部。

目前，玉兔二號(hào)已經(jīng)開展了月午休眠及喚醒、兩器互拍等任務(wù)，隨著嫦娥四號(hào)任務(wù)轉(zhuǎn)入科學(xué)探測階段，玉兔二號(hào)將繼續(xù)開展月面巡視探測研究，而這些電動(dòng)機(jī)將讓其保持敏捷的身手。

除了這幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在火箭發(fā)射階段，航天科工自主研制的自動(dòng)測控設(shè)備還完成了運(yùn)載火箭測量、遠(yuǎn)距離測試一發(fā)射控制等任務(wù)，同時(shí)還為嫦娥四號(hào)提供了聲表面波器件產(chǎn)品、晶體元器件產(chǎn)品、蓄電池組、連接器、繼電器、金屬軟管、緊固件等核心技術(shù)和產(chǎn)品。高紅衛(wèi)介紹，在嫦娥四號(hào)任務(wù)期間，航天科工還為所提供的零部件都建立了全壽命、可追溯、可跟蹤的電子檔案，確保各參試產(chǎn)品安全可靠，為“嫦娥”飛得又穩(wěn)又美，“玉兔”靈活敏捷提供保障。

（資料來源于《光明日?qǐng)?bào)》）