執行“落月”任務的嫦娥三號月球探測器現已進入發射倒計時,探測器搭載的中國首輛月球車“玉兔號”也將在落月后初顯身手。
為實現月面軟著陸,中國研發出新型航天平臺——著陸探測器,采用梁板復合式結構設計和可大范圍伸縮的四腿式著陸緩沖機構,并設計自主式、高精度的分段減速懸停式無人著陸控制方案。著陸探測器搭載的“月面巡視探測器”俗稱月球車,是在月球表面行駛并對月球進行考察、收集和分析樣品的專用車輛。
通過全球征名確定為“玉兔號”的嫦娥三號月球車有6個輪子,其設計重140公斤,由移動、結構與機構、導航控制、綜合電子、電源、熱控、測控數傳、有效載荷等8個分系統組成,它以太陽能為能源,能夠耐受月表真空、強輻射、+150℃～-180℃極限溫度等極端環境。
嫦娥三號月球車有8個分系統:移動分系統采用輪式、搖臂懸架方案,具備前進、后退、原地轉向、行進間轉向、20度爬坡、20厘米越障的能力;導航控制分系統攜帶有相機及大量傳感器,在得知周圍環境、自身姿態、位置等信息后,可通過地面或車內裝置,確定速度、規劃路徑、緊急避障、控制運動與監測安全,保證到達目的地。
電源分系統利用太陽能為車上儀器和設備提供電源,不僅可保證月球車白天連續工作相當于地球的14天,而且由于月夜無法通過光能發電,在月球車進入休眠狀態后,14天后還必須能夠自動喚醒重新工作;熱控分系統可使月球車工作時的艙內溫度控制在+55℃～-20℃之間;有效載荷分系統主要是月球車配備的科學探測儀器,包括全景相機、紅外成像光譜儀、測月雷達等。
結構與機構分系統主要為各種儀器、設備、有效載荷提供工作平臺;綜合電子分系統采用實時操作系統,實現遙測遙控、數據管理、導航控制等功能;測控數傳分系統保證月球車與地球的通信以及與著陸探測器之間的通信。
據介紹,當嫦娥三號完成發射,飛行到達月球時,著陸探測器采取不同制導方式,從距月面15公里處開始動力下降,經主動減速、調整接近、懸停避障等飛行階段,實現路徑優、燃料省、誤差小的安全著陸。
著陸探測器實現在月球表面軟著陸后,首先由著陸器為月球車充電,之后月球車與地面建立通信鏈路,控制連接解鎖機構解鎖,駛上轉移機構,著陸器再控制轉移機構運動到月面,月球車駛離轉移機構,開始在月面巡視勘察。
根據科學探測需要,嫦娥三號任務“玉兔號”月球車可對巡視區月表進行三維光學成像、對月表進行紅外光譜分析、開展月壤厚度和結構探測、對月表物質主要元素進行現場分析等。它傳回地球的數據,將幫助人們更加直接、更加準確地了解38萬公里外神秘、美麗的月亮。
