12月2日凌晨,嫦娥三号顺利飞天,大概在一周后,嫦娥将在月球软着陆,去完成中国航天史上迄今为止最难的任务。安徽科研院所研究人员凭借智慧汗水,为嫦娥登月、“玉兔”遨游月宫,作出不可或缺的贡献。
低温接收机,装上月球探测“顺风耳”
“嫦娥三号”探测器启动新一轮探月之旅。记者从中国电科16所获悉,由该所自主研发、具有国际一流水平的新一代低温接收机,能在-260℃的低温环境下,正常接收“嫦娥三号”来自遥远太空的微弱信号,被誉为月球探测的“顺风耳”。
16所低温电子研发部主任王生旺介绍,在“嫦娥三号”进入到环月轨道之前,要在地球轨道和月球轨道之间进行几次变轨。具体在什么地方“转身”、角度是多少、加速还是减速,这些动作的实现需要精确的数据支撑。要获得这些至关重要的数据,必须收集来自“嫦娥三号”的信号,并对信号进行处理。 16所研制的低温接收机,正是承担接收信号的艰巨任务。
在研制中,该所首次引入超导技术与深度制冷技术,保证新一代低温接收机在-260℃的低温环境下,能够正常接收来自太空的测控信号,这是中国在这一新技术领域首次获得突破。王生旺透露,用仅一元硬币大小的超导滤波器,代替长达两米的传统腔体滤波器,大幅提高了接收机的灵敏度和抗干扰能力。
“所有低温部件,均实现自主研发。”王生旺表示。与过去相比,新一代低温接收机首次采用多信道技术,在地面应用系统中,可对接收机数据进行备份,且满足未来星地之间大容量数据传输与更高精度的测控。目前,我国北京、上海、昆明、乌鲁木齐4个天文站5架射电望远镜上的6套新一代S/X双频低温接收机,均由16所研制。
新型减震器,呵护嫦娥软着陆
月球上没有大气,无法使用降落伞,为了承受着陆时的巨大冲击,合肥科学岛的科研人员为嫦娥三号研制出新型“减震器”,帮助嫦娥在月球顺利软着陆。
与汽车、飞机上的减震器不同,这种月球探测器上的“减震器”,一方面要有足够的强度,另一方面还要具备吸收巨大能量的能力,而这不是一般的减震材料能够消化得了的。为此,中国探月工程选择了位于合肥科学岛上的固体所来承担这项艰巨的任务。而固体所的科研人员也不负众望,成功研制出一种新型金属。这种新型金属与普通钢不一样,塑性非常好,有着强大的变形能力,通过类似于弹簧一样的“变形”,可以将能量消释掉。
嫦娥三号必须在月球实现软着陆,这将通过发动机反推并调节推力来实现。为避免冲击力“震伤”探测器,探测器需要减震设备。中科院合肥物质科学研究院固体所韩福生博士介绍,探测器主要靠两个设备进行缓冲,“首先就是四只脚,能够抵御纵向冲击。”又因为月球表面不平整,落地时还会产生横向冲击,“这就需要连在四只脚上的拉杆来抵御。”这种横向拉杆,就是固体所的科研人员花费数年时间研制的。
让探测器平稳地降到月球上,一直是个世界性难题。据了解,人类129次月球探测活动,共成功或基本成功66次,失败63次,全球仅有美国、前苏联完成了13次无人月球表面软着陆。
激光高度计,为嫦娥装上“千里眼”
解放军电子工程学院教授胡以华研制的激光高度计,为嫦娥装上了“千里眼”,将助力嫦娥三号实时精确测距,准确抵达月球。
大概在一周后,嫦娥将在月球软着陆。除了减震,实现月球软着陆的另一个关键,就是高度的控制。据了解,嫦娥三号在准备着陆前,会逐渐降低动力。因此,在落月过程中,要精确地测量嫦娥三号与月面的距离。当距月面只有几米高度时,将发出关机指令,关闭探测器的发动机。而这个关机指令的发出,是实现落月的关键动作。
出生于怀宁的胡以华曾参与研制成功月球探测卫星激光高度计,实现了我国空间遥感激光探测技术与系统研制重大突破。从嫦娥一号开始,激光高度计就成为嫦娥的“千里眼”,还曾配合4D相机为月球绘制全世界第一张高分辨率主体成像图。胡以华介绍,软着陆必须实时精确测距,激光高度计能帮助嫦娥顺利登月。(汪永安、桂运安)
