关于作者
中科院力学所
嫦娥三号成功发射，准确入轨
力学园地
2014年02月17日
12月2日凌晨1时30分，中国自主研制的嫦娥三号探测器由长征火箭成功发射升空，并准确送入地月转移轨道，正式开启了中国首次地外天体软着陆之旅。
变推力发动机助嫦娥轻轻“落月”
经过数个日夜的飞行后，12月中旬，嫦娥三号将在月球表面着陆，执行月面巡视勘察任务。
值得关注的是，与嫦娥二号不同，怀抱“玉兔”的嫦娥三号将不会硬生生地落在月球表面，而是轻轻呵护怀中的“玉兔”，小心翼翼实现软着陆。
“嫦娥三号成功与否，要看它能不能‘落下去’，‘玉兔’能不能在月面‘走起来’进行巡视勘察。”中国绕月探测工程嫦娥一号总设计师孙家栋说，嫦娥三号任务真正的难度是要准确落到地球以外的天体。月球上没有空气，无法使用降落伞，需要用变推力发动机逐步减速。
嫦娥三号要在距离月球15公里处以抛物线下降，相对速度要从1.6公里/秒逐渐降为零，750秒的降落过程主要靠探测器自主完成，人工干预的可能性几乎为零。“到这个阶段，嫦娥三号任务就进入了最关键阶段，也是最有看点的阶段。这短短的12分钟里体现出来的技术含量是非常高的。”北京大学地球与空间科学学院教授、中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任焦维新说。
为此，嫦娥三号包括制导、导航与控制系统在内等关键设备都是新研制的，并参用我国首台7500牛变推力空间发动机。此外,软着陆区域的地形地貌也将给嫦娥三号的软着陆过程带来很大风险。不能依靠降落伞的嫦娥三号为了避免降落时受损，且降落在合适的位置，它将像直升机一样悬停在距离月表100米的空中。
行驶在月球上的“玉兔号”汽车
事实上，对于嫦娥三号探测器来说，公众关注度最高、好奇心最强的当属“玉兔号”月球车了。据说在月球车全球征名中，有几十万人选择了“玉兔”。的确它也来自中国一个古老的美丽传说，嫦娥抱着玉兔飞上了广寒宫。
这辆行驶在月球上的“玉兔号”汽车，重约140公斤，呈长方形盒状，长1.5米，宽1米，高1.1米，周身金光闪闪，有6个轮子，包括移动、导航控制、电源、热控等8个分系统。“玉兔号”月球车副主任设计师魏然用4句话来形容它：肩插“太阳翼”，脚踩“风火轮”，身披“黄金甲”，腹中“秘器”多。更关键的是，“玉兔号”月球车能够耐受月表真空、强辐射和高温差等极端环境。
“月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常松软，凹凸不平，有石块、有陨石坑，还有陡峭的高坡。在这种环境中，月球车既不能打滑，更不能翻车。”嫦娥三号探测器系统专家曾令斌说，为此，“我们给"玉兔号"装了6个轮子，这个轮子学名叫做筛网轮，就是尽可能减轻重量；另外我们这个车轮设计有一个很大的接触面积，而且摩擦系数要大，这样它在月面才不会陷进去，也不容易打滑。”
那么，“玉兔号”月球车与地面上的汽车究竟有什么不同？众所周知，地球上的汽车让人最头疼的有两点：一是燃油汽车会污染大气；二是充电汽车总要充电，而且充电很慢。而“玉兔号”月球车不仅百分之百用上了太阳能，而且太阳能充电特别方便，可以一边工作一边充电，一点不耽误时间。
值得关注的是，月球向以寒冷著称，夜间气温降到零下180度，“玉兔号”也跟人一样，白天工作晚上睡觉。“玉兔号”月球车经过漫漫的长夜之后，怎样才能点火后立即开始工作？对此，嫦娥三号副总设计师贾阳说：“它需要一床御寒的被子和一个叫它起床工作的闹钟，而承担这两项功能的就是它的供电系统——太阳翼。一个就是晚上要把杆收起来，然后再把太阳翼扣上，这个过程相当于把散热器散热的途径给隔绝掉了；等第二天太阳逐渐从东边升起来，太阳翼再打开，达到5度的一个高度，这个时候"玉兔号"就被唤醒了，然后进入到白天的正常工作。”
中国空间技术研究院研究员庞之浩介绍说，迄今为止，世界上发射并成功运行的月球车有5辆。其中，2辆是无人驾驶的月球车，是前苏联在上世纪70年代发射的“月球车”1号和2号；3辆是有人驾驶的月球车，分别由美国“阿波罗”15号、16号、17号登月时携带。
中国的“玉兔号”月球车是无人驾驶月球车，与苏联的月球车相比是“小个子”，“小而精，能完成任务就行了，也节约成本。”庞之浩说，无人驾驶月球车难度更大，因为上面有很多仪器，要保证在无人的状态下行驶，仪器能正常工作。
嫦娥三号察看地球的“眼睛”
作为中国探月工程二期的关键任务，嫦娥三号卫星搭载了多个国际上首次应用于月球的探测器。其中，极紫外相机被形象地称为嫦娥三号看地球的“眼睛”。
极紫外相机由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制。据其空间部项目组负责人陈波介绍，这是国际上首次在月球表面着陆的极紫外波段成像仪器，主要由三个部分组成：30.4纳米的光学系统、单光子技术成像探测器和跟踪功能系统。它的任务主要是“看地”——对地球周围的等离子层进行成像探测。
据介绍，地球等离子层可以阻挡大部分太阳风落到地球表面，阻挡绝大部分高能的宇宙射线进入地球，是地球的保护屏障。它的变化对地球的空间天气影响很大。
“嫦娥三号月面软着陆后，离地球38万公里，能够看到地球等离子层的全貌。通过对地球周围的等离子层产生的辐射进行全方位、长期的观测研究，获取地球等离子层三维图像，这有助于了解太阳和地球的相互关系。”陈波说。
据悉，为实现此次探月目标，嫦娥三号搭载了8台有效载荷，其中，月基光学望远镜、极紫外相机和测月雷达都是国际上首次应用于月球的探测器。
变推力发动机助嫦娥轻轻“落月”
经过数个日夜的飞行后，12月中旬，嫦娥三号将在月球表面着陆，执行月面巡视勘察任务。
值得关注的是，与嫦娥二号不同，怀抱“玉兔”的嫦娥三号将不会硬生生地落在月球表面，而是轻轻呵护怀中的“玉兔”，小心翼翼实现软着陆。
“嫦娥三号成功与否，要看它能不能‘落下去’，‘玉兔’能不能在月面‘走起来’进行巡视勘察。”中国绕月探测工程嫦娥一号总设计师孙家栋说，嫦娥三号任务真正的难度是要准确落到地球以外的天体。月球上没有空气，无法使用降落伞，需要用变推力发动机逐步减速。
嫦娥三号要在距离月球15公里处以抛物线下降，相对速度要从1.6公里/秒逐渐降为零，750秒的降落过程主要靠探测器自主完成，人工干预的可能性几乎为零。“到这个阶段，嫦娥三号任务就进入了最关键阶段，也是最有看点的阶段。这短短的12分钟里体现出来的技术含量是非常高的。”北京大学地球与空间科学学院教授、中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任焦维新说。
为此，嫦娥三号包括制导、导航与控制系统在内等关键设备都是新研制的，并参用我国首台7500牛变推力空间发动机。此外,软着陆区域的地形地貌也将给嫦娥三号的软着陆过程带来很大风险。不能依靠降落伞的嫦娥三号为了避免降落时受损，且降落在合适的位置，它将像直升机一样悬停在距离月表100米的空中。
行驶在月球上的“玉兔号”汽车
事实上，对于嫦娥三号探测器来说，公众关注度最高、好奇心最强的当属“玉兔号”月球车了。据说在月球车全球征名中，有几十万人选择了“玉兔”。的确它也来自中国一个古老的美丽传说，嫦娥抱着玉兔飞上了广寒宫。
这辆行驶在月球上的“玉兔号”汽车，重约140公斤，呈长方形盒状，长1.5米，宽1米，高1.1米，周身金光闪闪，有6个轮子，包括移动、导航控制、电源、热控等8个分系统。“玉兔号”月球车副主任设计师魏然用4句话来形容它：肩插“太阳翼”，脚踩“风火轮”，身披“黄金甲”，腹中“秘器”多。更关键的是，“玉兔号”月球车能够耐受月表真空、强辐射和高温差等极端环境。
“月球重力是地球的六分之一，表面土壤非常松软，凹凸不平，有石块、有陨石坑，还有陡峭的高坡。在这种环境中，月球车既不能打滑，更不能翻车。”嫦娥三号探测器系统专家曾令斌说，为此，“我们给"玉兔号"装了6个轮子，这个轮子学名叫做筛网轮，就是尽可能减轻重量；另外我们这个车轮设计有一个很大的接触面积，而且摩擦系数要大，这样它在月面才不会陷进去，也不容易打滑。”
那么，“玉兔号”月球车与地面上的汽车究竟有什么不同？众所周知，地球上的汽车让人最头疼的有两点：一是燃油汽车会污染大气；二是充电汽车总要充电，而且充电很慢。而“玉兔号”月球车不仅百分之百用上了太阳能，而且太阳能充电特别方便，可以一边工作一边充电，一点不耽误时间。
值得关注的是，月球向以寒冷著称，夜间气温降到零下180度，“玉兔号”也跟人一样，白天工作晚上睡觉。“玉兔号”月球车经过漫漫的长夜之后，怎样才能点火后立即开始工作？对此，嫦娥三号副总设计师贾阳说：“它需要一床御寒的被子和一个叫它起床工作的闹钟，而承担这两项功能的就是它的供电系统——太阳翼。一个就是晚上要把杆收起来，然后再把太阳翼扣上，这个过程相当于把散热器散热的途径给隔绝掉了；等第二天太阳逐渐从东边升起来，太阳翼再打开，达到5度的一个高度，这个时候"玉兔号"就被唤醒了，然后进入到白天的正常工作。”
中国空间技术研究院研究员庞之浩介绍说，迄今为止，世界上发射并成功运行的月球车有5辆。其中，2辆是无人驾驶的月球车，是前苏联在上世纪70年代发射的“月球车”1号和2号；3辆是有人驾驶的月球车，分别由美国“阿波罗”15号、16号、17号登月时携带。
中国的“玉兔号”月球车是无人驾驶月球车，与苏联的月球车相比是“小个子”，“小而精，能完成任务就行了，也节约成本。”庞之浩说，无人驾驶月球车难度更大，因为上面有很多仪器，要保证在无人的状态下行驶，仪器能正常工作。
嫦娥三号察看地球的“眼睛”
作为中国探月工程二期的关键任务，嫦娥三号卫星搭载了多个国际上首次应用于月球的探测器。其中，极紫外相机被形象地称为嫦娥三号看地球的“眼睛”。
极紫外相机由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制。据其空间部项目组负责人陈波介绍，这是国际上首次在月球表面着陆的极紫外波段成像仪器，主要由三个部分组成：30.4纳米的光学系统、单光子技术成像探测器和跟踪功能系统。它的任务主要是“看地”——对地球周围的等离子层进行成像探测。
据介绍，地球等离子层可以阻挡大部分太阳风落到地球表面，阻挡绝大部分高能的宇宙射线进入地球，是地球的保护屏障。它的变化对地球的空间天气影响很大。
“嫦娥三号月面软着陆后，离地球38万公里，能够看到地球等离子层的全貌。通过对地球周围的等离子层产生的辐射进行全方位、长期的观测研究，获取地球等离子层三维图像，这有助于了解太阳和地球的相互关系。”陈波说。
据悉，为实现此次探月目标，嫦娥三号搭载了8台有效载荷，其中，月基光学望远镜、极紫外相机和测月雷达都是国际上首次应用于月球的探测器。
（转载自网络资料）