美国又要抄作业了:月球着陆器山寨嫦娥三号,事关登月成败( 二 )


阿波罗登月飞船会在下降弹道中由宇航员根据月球地貌确认导航点 , 从而确保飞行弹道的正确 , 在着陆末段宇航员具备手控飞船能力 , 可对障碍物进行人工干预条件下的规避 。
比如执行首次登月任务的阿波罗11号鹰号登月舱 , 在距离月面不到1分钟航程的时候 , 宇航员发现着陆点是一个环形坑 , 如果不接入手控程序 , 结局就是撞向环形山 。

阿波罗11号登月舱差点撞到的环形山
再比如 , 阿波罗12号直接降落在了距离勘测者3号无人探测器仅163米处位置 , 实现了定点着陆 。

宇航员现地拍摄的勘测者3号无人探测器 , 远处是阿波罗12号登月舱 。
还有阿波罗13号奇迹般的天地大营救行动 , 如果这是一艘无人飞船 , 以当时的技术水平而言 , 是无法有太多作为的 , 上述种种皆因发挥了“人”的作用 。
当代航天发挥“人”的作用的案例也比比皆是 , 比如载人空间站正是发挥了航天员的在轨照料作用 , 人类才得以在宇宙空间每年开展数以千计的大规模科学实验工作;为了确保飞船成功对接空间站 , 不论是载人飞船还是无人的货运飞船 , 它们都有自动交会对接功能 , 但都必须同时具备手控交会对接功能 , 后者是确保安全的托底手段 。

航天员刘旺操控神舟九号与天宫一号对接 , 目的在于验证手控交会对接技术 。
然而 , 科学技术始终是向前发展的 , 发展的目的就是提高效率 , 在重视“人”的同时也必然要增强自动化能力 。
在漫长的月球探测史中 , 除载人登月外的所有无人登月探测器皆为“盲降” , 直到8年多前嫦娥三号彻底终结了“盲降”历史 。
嫦娥三号在着陆下降过程中 , 一系列测距与测速敏感器实时获取速度、距离信息 , 进而生成控制指令 , 控制变推力发动机调整航向 , 整个降落过程可分为主减速段、快速调整段、避障段三大阶段 。

嫦娥三号在主减速段拍摄的影像
“主减速段”启动7500N轨控发动机消减探测器飞行速度 , “快速调整段”用于衔接主减速段与避障段 , 在此阶段轨控发动机降低推力 , 并快速进行姿态机动 , 趋近于垂直 , “避障段”采取接力避障模式 , 细分为接近段、悬停段、避障段、缓速下降段 。

嫦娥三号登月之“快速调整段”
进入接近段 , 探测器对主着陆区成像 , 识别大型障碍物进行粗避障 。 当探测器来到距离月面100米左右高度时进行悬停成像 , 并自主快速选定安全着陆点 , 之后探测器进入到避障段 , 该阶段被称为“精避障” , 当探测器来到着陆点上空30米高度进入缓速下降段 , 当探测器距离月面约2至4米高度时 , 发动机关机 , 探测器最后的着陆能量由着陆腿吸收 。

嫦娥三号悬停段降落相机成像
其中一项关键技术的应用就在悬停成像段 , 此阶段探测器启用“激光三维成像敏感器”对着陆区进行三维精确成像 , 并基于“安全半径螺旋搜索算法”实现快速遴选着陆点 , 有效解决了登月安全性的问题 , 这就是美国直觉机器公司的“新星-C着陆器”要山寨的技术 。

激光三维成像
继承嫦娥探月衣钵的天问一号火星探测器更是凭借激光三维成像技术成功登陆火星 , 让一步实现火星绕落巡的梦想得以实现 , 这在世界上是首次 。 就在前不久 , 国际宇航联合会将今年的世界航天奖颁给了天问一号火星探测团队 。

天问一号登陆火星“激光三维成像”

美国“新星-C着陆器”在登月末段也有“激光三维成像”环节
以前都说我们是“山寨大国” , 而如今又进入到了一个“反向山寨”的新阶段 。 近年来 , 大洋彼岸山寨我们的案例可以说是越来越多 , 在航天领域之外 , 还有其新一代大型驱逐舰“DDG(X)”山寨055万吨大驱 。

上图:055万吨大驱;下图:DDG(X) 。
山寨的实质是引进、消化、吸收、再创新过程中的学习环节 , 关键在于最终是否掌握核心技术 。
核心技术要不来、买不来、讨不来 , 掌握核心技术是把握未来的关键 , 而能孕育核心技术的沃土更是关键中的关键 。 曾经大洋彼岸有过这样一片沃土 , 现在他们那片沃土的养分正伴随着“产业空心化问题”日渐枯竭 , 如今虽不乏有SpaceX这样的新星 , 但马斯克的一己之力终归是有限 。

推荐阅读