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向月球进军:"嫦娥"与"玉兔"月面互拍【图文】  

2013-12-17 11:20:16|  分类: 【战略武器】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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向月球进军:嫦娥与玉兔月面互拍【图文】 - 纳兰容若 - 纳兰容若

嫦娥三号着陆器上的相机拍摄的“玉兔”号月球车

向月球进军:嫦娥与玉兔月面互拍【图文】 - 纳兰容若 - 纳兰容若

玉兔全景相机拍摄的“嫦娥三号”着陆器图像

向月球进军:嫦娥与玉兔月面互拍【图文】 - 纳兰容若 - 纳兰容若

着陆器和巡视器互拍全记录示意图

向月球进军:嫦娥与玉兔月面互拍【图文】 - 纳兰容若 - 纳兰容若

着陆器和巡视器互拍全记录示意图

向月球进军:嫦娥与玉兔月面互拍【图文】 - 纳兰容若 - 纳兰容若

北京航天飞行控制中心


第一面登上月球的五星红旗于2013年12月15日晚通过电视直播“亮相”。

中国探月工程总指挥马兴瑞随后宣布,嫦娥三号任务取得圆满成功。


来自中国月球车车身上的这一图像,是由当天凌晨释放它的着陆器拍摄的。

2013年12月15日23时许进行的首次互拍成像试验中,着陆器和月球车用各自携带的相机互相拍照。

照片显示:在虹湾地区布满砾石和尘埃的灰黑色月面上,着陆器被阳光照得一片金色,“胸前”的五星红旗鲜艳夺目。


约一分钟时间的互拍,并非简单的“留影”。

从几小时前驶向拍摄点开始,月球车成功验证了月面行走、地形建立、视觉定位、感知规划等遥操作技术和车体控制、原地转向、相机使用等工作模式。未来几天还将进行的4次互拍及后续科学探测,将是这些技术和模式的重复应用。

自2013年12月2日发射升空以来,嫦娥三号先后突破多窗口窄宽度准时发射、月面软着陆、两器分离等关键技术。


探月工程新闻发言人裴照宇表示:

“两器”成功互拍意味着它们携带的载荷顺利工作,这次任务“实现软着陆、开展就位探测和巡视勘查”的目标已经实现。


中国国旗展现在屏幕上的那一刻,北京飞控中心掌声骤起。

这面五星红旗接近B5纸大小,特殊材质能够经受月球高达300摄氏度的温差。

着陆器上的彩色相机,还原了它的“中国红”。


10年前的10月15日(2003年),中国航天员杨利伟在神舟五号的第7圈飞行中,同样展示了一面五星红旗。

那次飞行,让中国得以跻身世界载人航天俱乐部。

10年后嫦娥三号任务成功实施,使中国成为世界上第三个掌握月球软着陆和月面巡视探测技术的国家。10年间,以载人航天工程和探月工程为代表的中国航天在实现规模拓展、技术跨越的同时,带动了高新产业和基础学科的发展。


“正是因为坚持独立自主、勇于创新的发展道路,我们才能一次次在浩瀚天空中开辟属于中国人的新纪元。”

探月工程高级顾问孙家栋说。


尽管任务已经成功,嫦娥三号的探月之旅并未结束。

接下来的3个月甚至更长的时间里,名为“玉兔”号的月球车将以每小时200米的速度和每一“步”7米左右的节奏巡视月面,并与留在落月点的着陆器一起,开展月表形貌和地质构造、月面物质成分和可利用资源、地球等离子体层等科学探测。


嫦娥三号是中国探月工程“绕、落、回”三步走的第二步。

工程总设计师吴伟仁表示,中国有望在2020年前实现月球无人采样返回,为下一步载人探月奠定基础。


详解"嫦娥" "玉兔"互拍流程(图)

详解

2013年12月15日凌晨4时35分,嫦娥三号着陆器与巡视器分离,“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面开始在月面行走。

2013年12月14日日21时11分,嫦娥三号成功着陆月球。


“玉兔”号月球车围绕嫦娥着陆器“依依惜别”完成互拍后,将独自展开探月之旅。

在未来的一个月里,“嫦娥”、“玉兔”还将面临诸多新的挑战,首当其冲的就是在月面行走如何避免扬尘。


美国宇航员从月球返回后曾说:人类探索月球遇到的首要麻烦问题就是月尘环境。

在月面行走时,如何才能避免扬尘?尘土又是否会阻碍“玉兔”前行?

其实该如何应对这些棘手问题,科研人员早已在地面月壤模拟场试验了无数次。


嫦娥、玉兔互拍流程

如果是下午分离,玉兔月球车就走左半圈,就相当于走偏西边的半圈。

如果太阳是在上午从东南方向来的话,玉兔月球车与嫦娥三号分离后,就走右半圈。

为了玉兔号拍着陆器的光照情况比较好,设计了两套行走路线,避免出现逆光,拍出来像剪影。


嫦娥“三姑娘”成功落月之初的数小时里会有两个精彩看点:

一是着陆器和巡视器两器分离,二是巡视器环绕着陆器与着陆器互拍。两器上各有一面五星红旗。


嫦娥三号落月后,探测器首先进行初始化,着陆器打开太阳翼开始充电,将定向天线指向地球并与地面建立联系。

初始化完成后,“玉兔”号要从“嫦娥”的怀抱中“走”出来,即两器分离。

两器分离由一连串技术含量极高的“慢动作”组成。着陆器展开转移机构与月面平行,为巡视器驶上月面“搭桥”。

巡视器在着陆器顶端展开太阳翼和桅杆,先对着陆区域进行环视成像,然后缓缓行驶到转移机构上。

接下来,转移机构解锁,伸出的那一端缓慢降至月面。月球车随即自行驶离着陆器,并与地面建立直接联系。


驶上月面后,巡视器将行驶到着陆器周围多个不同的位置。

巡视器使用全景相机,着陆器使用地形地貌相机,两器互拍照片。


向月球进军:嫦娥与玉兔月面互拍【图文】 - 纳兰容若 - 纳兰容若

北京飞控中心大屏幕上显示嫦娥三号着陆器上的相机拍摄的“玉兔”号月球车


2013年12月15日晚:互拍成功 国旗在地外天体首次“留影”

12月15日晨顺利分离的嫦娥三号着陆器和巡视器昨晚进行互成像试验,也就是互相拍照。

“两器”互拍成功,标志嫦娥三号任务取得圆满成功。


12月15日23时19分,“玉兔号”月球车向着陆器正北方向缓缓移动,相机加电,为即将开始的两器互拍进行“热身”。

23时42分,月球车行驶到着陆器偏北方向约9米处,着陆器和巡视器第一次互拍开始。


23时46分,“玉兔号”月球车上的五星红旗出现在着陆器拍摄的画面中。这是中国国旗在地外天体上的第一次“留影”。

而着陆器的国旗贴在另一面,要待月球车环绕180°后,才能到达着陆器正南方,拍下另一面国旗的图像。

23时47分,第一次互拍结束。探测器着陆器顺利互拍,五星红旗完美展现。

中国探月工程总指挥马兴瑞宣布,嫦娥三号任务取得圆满成功。


航天专家称,由于月球上没有空气、没有风,所以无法使用布质旗帜。

科技人员在巡视器和探测器的一面,分别贴上了能够耐受高温和严寒的五星红旗标识。


与嫦娥一号、二号相机拍下的黑白画面不同,这次用的是彩色相机。

安装在“玉兔”桅杆上的两部全景相机能灵活旋转360°、俯仰90°,能根据光线条件选择多种曝光参数。

无论侧光还是逆光,这两只“眼睛”都会努力把着陆器小伙伴拍清楚、拍好看。


第一次互拍结束后,未来几天,在进行科学探测的同时,“玉兔号”月球车还将绕着陆器继续行驶,从不同角度与着陆器多次互拍。月球车将在着陆器周围绕行180度,并在五个位置与着陆器互拍成像。


12月15日晨:“玉兔”踏月 月面印出一道深深的痕迹

这些时间节点将永载中国探月史册。

2013年12月14日21时11分,嫦娥三号成功着陆在月球西经19.5度、北纬44.1度的虹湾以东区域,随即按计划开展了着陆器与巡视器分离各项准备工作。中国成为世界上第三个有能力独立自主实施月球软着陆的国家。

14日23时45分,地面科技人员对两器分离的实施条件,包括着陆点环境参数、设备状态、太阳入射角度等,进行了最终检查确认。随后,向嫦娥三号发送指令,两器分离开始。北京航天飞行控制中心飞控大厅屏幕上可看到,嫦娥三号着陆器安然立在月面,太阳翼呈展开状态。“玉兔号”巡视器立于着陆器顶部,展开太阳翼,伸出桅杆。15日3时10分,巡视器移动至转移机构条件确认。巡视器开始向转移机构缓慢移动。4时06分,巡视器移动到位。转移机构正常解锁,托举着巡视器轻轻展开、降落,接触月面,并在着陆器与月面之间搭起了一架斜梯。随后,“玉兔号”沿着斜梯款步而下。


2013年12月15日4时35分,“玉兔号”月球车驶上月球,在月面印出一道深深的痕迹。

着陆器监视相机完整地记录下这一过程,并及时将成像数据传回地面。 


专家释疑:两器互拍 究竟难在何处?

玉兔号月球车和着陆器互相拍照,在月球上合影留念。这其中有哪些难点、看点?探测器系统总设计师孙泽洲表示:

玉兔号的最大速度是每小时200米,和有些人想象中月球车要在月面上“纵横驰骋”完全不同。

巡视器的移动速度比大家的期望值肯定是要慢,原因就是因为它是在一个非结构化的表面上运动,这个路面是什么样的不清楚的,更强调的是越障能力和通过性。因为着陆器巨大身影的遮挡,玉兔刚刚踏上月球的那几步其实是处在地月通信的盲点,它要独自面对爬坡、越障等种种困难,速度慢也可以理解。

此后,月球车将会掉转方向,走向一个面向着陆器的位置,并和着陆器一起分别利用各自携带的相机,为对方拍照留念,照片会很快传回地面。值得关注的是,在月球车的正面左侧位置,印有一面鲜艳的“五星红旗”,巡视器的国旗就在它的车头方向上,互拍就指的是,下去之后巡视器转过身来看一眼着陆器,着陆器也再看一眼巡视器。

孙泽洲说,嫦娥三号任务成功的标志之一,就是拿到月球上传下来的“两器互拍”图片。


任务前瞻:后续如何“大展身手”

在月面顺利软着陆、月球车和着陆器顺利分离、月球车和着陆器互相拍摄照片并传回地面,完成了这三项工作,就意味着嫦娥三号任务已经成功。那么未来嫦娥三号在月球还将开展哪些探索?嫦娥三号之后,中国探月计划又有哪些部署呢?

嫦娥三号在后续工作中,将分别利用着陆器和月球车上携带的多种有效载荷,开展不同空间实验。

嫦娥三号在后续工作中将分别利用着陆器和月球车上携带的多种有效载荷开展不同的空间实验。

着陆器将在月球虹湾开展定点探测,月球车则将在距离着陆点几公里范围内巡视探测。

探月工程领导小组高级顾问欧阳自远曾用“观天、看地、测月”这六个字,概括嫦娥三号的科研任务。


观天,主要是利用着陆器上的月基天文望远镜,进行天文观测。欧阳自远表示,由于月球没有大气层、电离层和磁层的干扰,近于真空状态,没有各种人为活动和污染,也没有全球性的磁场,因此在月球上架设的这台望远镜将“看”得更远更清晰。世界上天文学家最想的一件事情,在月亮上看天文,中国第一个做到了,这一定会有很多新的发现的。


看地,则是利用在着陆器上的极紫外相机,对地球周围的等离子体层进行极紫外成像探测。

这也是人类首次在月面进行的科研活动。探月工程新闻发言人裴照宇说,对地观测利用了地月之间相对固定位置。


探月,主要是月球车在巡视路线上对月球次表层结构探测。

我国嫦娥三号软着陆的月球虹湾地区,也是此前人类探测器未曾触及的区域。欧阳自远说,在嫦娥三号完成了“观天、看地、测月”的科学任务后。计划于2020年前发射的我国嫦娥五号探测器,将实现我国探月工程第三步“返回地球”的任务。


月宫生活:嫦娥玉兔,每一步都是新历史

千百年来,嫦娥奔月的传说妇孺皆知;而今,嫦娥“三姑娘”真的驾到月宫,还带着一只能走会跑的“大兔子”。


落月意义:“每一步”都是“新历史”

“无论从探月工程角度,从中国航天整体发展来看,还是从世界深空探测角度,嫦娥三号月面软着陆都具有里程碑意义。”

探月工程总指挥马兴瑞说。


“着陆区首先通讯得好,第二阳光要好,第三可以研究的科学问题多,第四比较平坦,第五其他国家还没有去勘察过。”

探月工程高级顾问欧阳自远院士说。虹湾区,是人类月球研究的空白。所以嫦娥三号在这里的“每一步”都在创造历史。


地月通信:可“漫游”,有“WIFI”

尽管远在数十万公里之外,地面仍牢牢掌握嫦娥玉兔的讯息,并对其进行“遥操作”。

专家说,嫦娥玉兔拍摄的照片可以长途“漫游”到飞控中心。

除了“打长途”,科研人员还为它俩研发了UHF频段通信链路,探测器系统总设计师孙泽洲说:

“通俗讲,两器之间有无线的链路,通过无线电进行数据传输。它是单向的,玉兔把数据传给嫦娥。”

“UHF频段通信类似陆地上的‘WIFI’。”中国航天科技集团公司五院西安分院党委书记李军说。


耐晒抗冻:会盖“被子”、生“炉子”

软着陆之后,嫦娥与玉兔遇到的最大挑战就是月球昼夜温差极大,低温可达零下180℃。一个月夜相当于地球上14天。

如何保证不被冻坏?别担心,嫦娥玉兔会盖“被子”、生“炉子”、开“空调”。

“被子”指多层隔热组件,外部寒冷时里面热量不能往外漏。

“炉子”指我国首次在航天器上使用的同位素热源。“空调”指散热面设计。

此外,科研人员为“玉兔”精心设计了作息表。该“起床”时,根据太阳高度角的变化自动唤醒投入工作。


三大任务:八大载荷 各显身手

“为完成着陆区与巡视区形貌与地质构造调查、着陆区与巡视区矿物组成与化学成分的综合就位分析和地月空间和月表环境探测与月基光学天文观测这三大项科学任务,嫦娥三号探测器共搭载8台科学载荷。”

中科院空间科学与应用中心主任、嫦娥三号有效载荷总指挥吴季说。


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