與此前的嫦娥一號、二號不同的是,嫦娥三號情趣用品探測器將擇日實現首次落月,這也是我國航天器首次地外天體軟著陸。“落”月也許只有短短的十多分鐘,但卻耗費研製團隊驚心動魄的十年時間。記者從探測器誕生地——中國航天科技集團五院瞭解到,落月主要依靠著陸器自主控制,GNC分系統將發揮至關重要作用。
  據瞭解,“落”月指的是著陸探測器自距離月面15km高度的近月點開始,至降落到代償月面為止的全過程,這段過程需要制導、導航與控制(GNC分系統)三方面的完美結合,是區別於探月一期和以往衛星任務的根本。
  由於月球周圍幾乎沒有大氣,因此在落月過程中不能依靠降落傘,只能依靠發動機反推,以達到制動減速的目的。專家指出,由於地月距離遠,測控延遲大,地面難以直接干預落月過程,只能依靠著陸器自主執房屋貸款行,這還是有相當的難度。
  落月過程需要GNC創造性地依次解決三大難題:認路—選路—辨路。具體說來,“認路”就是給著陸器自身定位,即依靠著陸器自身攜帶的設備來確定其相對於月面的位置姿態;“選路”就是要事先規劃好路徑免走冤枉路,也就是說設計一條著陸軌跡,在滿足姿態、光照等約束條件下儘量減少燃料的消耗;“辨路”就是要分辨並躲避路上的坑窪之處,與國外落月過程相比,即在沒有宇航員的情況下自主分烤肉辨月面障礙並主動避開障礙,保證著陸器安全降落。
  關於“認路”,著陸器面臨的是一個幾乎未知的目標——月球。因此,著陸器需要有“自問自答”的能力,要求著陸器對新成屋被測的月面目標有“去粗取精”功能。為此,五院著陸器GNC團隊全新研製了激光測距敏感器和微波測距測速敏感器兩種不同譜段的相對導航敏感器,以適應不同飛行高度和飛行速度下對相對位置和速度測量精度的要求。
  關於“選路”,與以往軌道設計不同的是,落月過程是一個集制導導航控制於一體的過程。整個過程需要始終開啟主發動機。嫦娥三號著陸器GNC研發單位——五院502所根據著陸過程不同飛行階段的特點,形成了多制導律結合的優化軌跡設計方案,兼顧了各飛行階段切換的平穩性和燃料的最優性。
  關於“辨路”,GNC團隊全新研製了激光三維成像敏感器代替人眼,在距離月面較近時獲得待著陸區域精確的三維高程圖信息,可精確分辨月面上比較小的障礙。同時,在距離月面較遠時還增加了一個光學成像敏感器,用於在較大範圍內識別較大尺寸的障礙。如此一來,形成了一套遠近結合、粗精並用的接力避障策略。  (原標題:將擇日實現首次落月)
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