嫦娥五號何以穩穩落月

　　在經歷了一周的地月轉移、近月制動、環月飛行后，嫦娥五號探測器於12月1日23時11分降落在月面預選著陸區。與嫦娥三號、四號相比，嫦娥五號的落月過程有何不同？用到了哪些“神器”？

　　制導導航與控制系統

　　確保“選址正確，落得准確”

　　嫦娥五號的落月過程經歷了主動減速、快速調整、接近、懸停避障、緩速下降和自由下落段，看似輕鬆的平穩降落背后，蘊藏著眾多科研人員的智慧和積澱。

　　嫦娥五號探測器抓總研制單位中國航天科技集團五院有關負責人介紹，嫦娥五號落月的過程也是為后續上升器月面起飛選擇“發射場”的過程。相較於嫦娥三號、四號，嫦娥五號對於著陸點的位置精度和平整度的要求是空前的，需要著陸區域內既沒有太高的凸起，也沒有太深的凹坑，坡度要符合任務要求。可以說，落月的過程就是邊飛行邊找尋落點。

　　為了實現“選址正確，落得准確”，專家介紹，嫦娥五號採用了中國航天科技集團五院502所已在嫦娥三號和四號上應用的“粗精接力避障”的方式，即在制導導航與控制（GNC）系統的指揮下，著陸器和上升器組合體先大推力反向制動快速減速，然后快速調整姿態並對預定落區地形進行拍照識別，避開大障礙，實現“粗避障”。之后，組合體在飛到距離月面100米時懸停，並再次對選定區域精確拍照，實現“精避障”，再斜向下飄向選定的著陸點，在移動到著陸點正上方后開始豎直下降，到距離月面較近時關閉發動機，利用著陸腿的緩沖實現軟著陸。

　　著陸緩沖機構

　　保証探測器不翻倒、不陷落

　　落月的關鍵在於平穩。嫦娥五號著陸上升組合體在落月時，撞擊月面會形成較大的沖擊載荷，必須設計相應的著陸緩沖機構，保証探測器不翻倒、不陷落，這是落月的技術難題之一。

　　專家介紹，著陸緩沖機構，通俗地說就是嫦娥五號的“腿”。

　　這4條緩沖、支撐一體化的“腿”可不一般。著陸緩沖機構具有完全自主知識產權的“偏置收攏、自我壓緊”式方案，保証了收攏簡單、展開可靠，解決了著陸緩沖、著陸穩定性等多方面的問題。

　　與嫦娥三號的著陸緩沖設計方案相比，由於任務難度增加，嫦娥五號任務的著陸緩沖能力要求提高了30%，但機構重量指標卻減少了5%。研制團隊反復研究，每次修改完設計后，一旦發現新的減重突破口，又毫不猶豫地推翻重來，最終成功滿足了設計指標，確保了嫦娥五號穩定可靠地完成與月球的親密擁抱。

　　搭載“外腦”“外眼”

　　既節約成本又減輕重量

　　在嫦娥五號的落月過程中，還有兩個精妙的設計。一是雖然表面上看是著陸器“背著”上升器軟著陸到了月面上，但實際上，整個落月過程中，著陸器都借助了“外腦”和“外眼”——分別是上升器月面起飛時要用的“最強大腦”中央控制計算機和通過“看星星”確定自己姿態的星敏感器，這是設計人員根據“上升器全程陪同著陸器”的實際想出的妙招，既節約成本又減輕重量。

　　二是由於距離月面較近時主發動機激起的月塵會污染星敏感器，影響上升器月面起飛，科研人員專門設計了蓋子，在距離月面一定的高度時把星敏感器的鏡頭蓋起來，待落月之后月塵散去再通知星敏感器把蓋子打開，這一睜一閉之間，著陸器和上升器組合體已經順利著陸在月亮之上了。

　　定向天線

　　實時傳送遙測數據

　　著陸過程中，38萬公裡外的嫦娥五號正經歷著什麼樣的考驗？所有的訊息，都要通過著陸上升組合體的一口“小鍋”實時傳送遙測數據。這個“小鍋”就是定向天線——把探測器上的數據傳輸到地面的發射轉換裝置。

　　專家介紹，從月球把數據發送回地球，通信的距離相比地面手機通信遠了幾萬倍，需要採取特殊的對地定向天線發送數據。中國航天科技集團五院總體設計部設計的定向天線包含了反射面天線輻射器和雙軸驅動機構。雙軸驅動機構就像人的肩關節、肘關節，驅動反射天線輻射器靈活轉動，確保“小鍋”始終對准地面。此外，這款反射面天線採用了極致輕量化設計，相比同類天線減重40%以上，可以說是既輕便又可靠。（本報記者 馮華 余建斌 喻思南）