新華社北京1月13日電(記者張建松)1月13日,《新華每日電訊》刊載題為《讓“嫦娥”身著華服明眸善睞精準探月——盤點為嫦娥四號圓滿完成任務作出貢獻的“上海智慧”》的報道。
嫦娥四號工程取得圓滿成功。在這項舉世矚目的探月工程中,中國航天科技集團八院和中科院在上海的多家研究機構都承擔了研製任務,貢獻出“上海智慧”。
八院承擔五個半分系統任務
據中國航天科技集團八院嫦娥四號副總指揮兼副總設計師張玉花介紹,嫦娥四號探測器包括“兩器一星”,即月球軟著陸探測器(著陸器)、月面巡視探測器(巡視器)、“鵲橋”中繼衛星。八院承擔了嫦娥四號著陸器、巡視器五個半分系統的研製任務,包括巡視器移動分系統、結構與機構分系統、測控數傳分系統、電源分系統、綜合電子分系統移動/機構控制與驅動組件、著陸器一次電源分系統。
由於嫦娥四號首選的著陸區撞擊坑多、地形崎嶇、環境複雜,八院團隊承擔的巡視器移動分系統難度高、任務重。研製團隊對巡視器的移動速度、移動距離、越障能力等狀態和參數,都進行了充分的地面力學分析和驗證,確保巡視器能有效適應地形、跨越障礙。對巡視器在移動過程中,可能遭遇石塊落入車輪內部、驅動機構頻繁啟停等各種意外,進行逐一測試並形成應對方案。
著陸器、巡視器與地面站之間的測控和數據傳輸,需通過“鵲橋”中繼衛星來中轉。八院804所研製的巡視器測控數傳分系統,不僅承擔了巡視器與著陸器的數據通信功能,還承擔與“鵲橋”中繼星進行遙測和數據傳輸功能。為確保萬無一失,研製團隊為該系統設計了5種工作模式,充分考慮了冗餘設計,各設備形成熱備份,大大提高了系統可靠性。
在電源方面,八院811所為嫦娥四號著陸器和巡視器提供了目前國內最先進高效的“三結砷化鎵”太陽電池,光電轉換效率大大提高,重量則減輕了。
高科技塗層給嫦娥四號“穿上華服”
月球是一個晝夜溫差高達300多攝氏度的嚴酷世界。為了保護嫦娥四號,中科院上海硅酸鹽研究所、上海有機化學研究所研製了各類高科技塗層,猶如給嫦娥四號穿上一件既耐熱又抗寒的“華服”。
在嫦娥四號任務中,上海硅酸鹽研究所提供了熱控塗層、高溫合金抗氧化塗層、高摩擦抗冷焊塗層、高溫隔熱屏、低溫多層隔熱組件等關鍵材料。例如,嫦娥四號巡視器的移動機構、機械臂機構、全景相機機構等採用“微弧氧化熱控塗層”；著陸器的發動機防護筒、月夜溫度採集器等採用“陽極氧化熱控塗層”；太陽電池陣的接觸支點上則採用“高摩擦抗冷焊塗層”等。
變推力發動機,是嫦娥四號著陸器在月球表面軟著陸的關鍵部件。由於發動機工作的時候,燃燒室和噴管的溫度很高,上海硅酸鹽所研製的“高溫隔熱屏”則像“裙子”一樣,將高溫環境包圍起來,在發動機與周圍電子元器件之間形成一道屏障,有效降低發動機工作對著陸器本體溫度的影響。
“低溫多層隔熱組件”則可以雙向隔熱。外部高溫時,熱量不能往裡傳；外部寒冷時,裡面熱量不能往外漏,保證機器在正常運行的溫度範圍內。
上海有機化學研究所是我國系統研製有機熱控塗層的唯一單位。自上個世紀六十年代以來,該所研製出幾十種不同用途的有機熱控塗層,就像能調控溫度的衣服一樣,“穿”在航天器和儀器的外表面。此次,嫦娥四號就是“穿”上了上海有機所研製生產的有機熱控塗層。
敏銳的激光器讓嫦娥四號“明眸善睞”
在嫦娥四號任務中,中科院上海技術物理研究所、上海光學精密機械研究所合作承擔了“激光測距敏感器”和“激光三維成像敏感器”的研製任務。敏銳的國產激光器助力測距系統,猶如給嫦娥四號安裝了一雙明亮的“眼睛”,保障著陸器在月球背面平穩著陸。
為了平穩著陸,在嫦娥四號距離月面約30公里的環月階段,激光測距敏感器就開始工作,大能量激光射向月球,測量著陸器和月面的距離；當嫦娥四號距離月面最後100米懸停時,激光三維成像敏感器利用“高重頻光纖激光器”的光束掃視月面,提供月面著陸區域的三維地形信息。之後,著陸器再根據信息,主動避開障礙物或者凹凸不平的地方,精確選擇著陸點。
中科院上海技物所還為嫦娥四號巡視器配備了“紅外成像光譜儀”。該設備可以獲取月表指定位置的精細光譜信息,為月面巡視區的礦物組成分析提供科學探測數據。
“甚長基線干涉測量”(VLBI)是一項高精度測角技術,在深空探測快速、高精度定位與定軌方面,有不可或缺的重要作用。我國VLBI網由上海天馬65米、北京密雲50米、雲南昆明40米、烏魯木齊南山26米四臺射電望遠鏡和上海VLBI指揮和數據處理中心組成,分辨率相當於口徑為3000多千米的巨大望遠鏡。
在嫦娥四號任務中,中科院上海天文臺牽頭負責VLBI網的測軌任務,確保探測器測軌工作的同時,還兼顧了對中繼星的測量。
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