嫦娥三号将于14日晚在月面实现软着陆

嫦娥三号将于14日晚在月面实现软着陆，整个过程约12分钟。

“月球降落是整个任务最关键阶段。”中国探月工程总设计师吴伟仁说，“在短短几百秒内从15公里安全降落到月面预选着陆区，这是全新、也是最重要的考验。”

这注定是惊心动魄的720秒：前苏联直到第12次尝试才首获成功，美国也在品尝了3次失败苦果后方平安着陆。月面软着陆到底有何风险？专家认为，嫦娥落月至少面临五大考验。

落月虹湾面临未知新世界

与美国、苏联月球探测主要集中在月球赤道附近不同，中国的嫦娥三号选择在虹湾区着陆。对虹湾的探索将填补月球研究的空白，但对于嫦娥三号来说，这也是一个崭新的、充满未知的世界。

“尽管虹湾宏观上相对平坦，但是最后嫦娥三号降落的小环境到底是怎样的地形地貌，还是未知数。”中国探月工程总设计师吴伟仁说，石头、壕沟、斜坡等都是嫦娥三号面临的巨大考验。

为了能让嫦娥三号“落”得安全，嫦娥二号已经为三号的平稳着陆打了“前站”：它用CCD立体相机对虹湾进行了局域超高分辨率立体成像，获得了分辨率约为1米的图像。

这是中国航天器首次“降临”地外天体。为了保证着陆安全，技术人员还在地面模拟月面环境特性，进行了大量点火、避障、缓速下降的试验。

新技术新产品等待登月考验

月球上没有大气，着陆方式与在地球上完全不同，传统依靠空气摩擦减速的火箭发动机和推进系统在月球上不再奏效。

“为此，我们首次使用了我国自主设计制造的变推力发动机。”吴伟仁说，发动机具有1500牛到7500牛的大推力变化，能够很好地适应不同飞行阶段对发动机推力的需求。

这是我国首次将变推力发动机应用于航天器。“变推力发动机没有备份，又是首次使用，其中也存在风险。”嫦娥三号探测器系统首席科学家叶培建院士说。

据叶培建介绍，嫦娥三号80%以上的技术和产品为全新研制，设备和产品本身的风险比相对成熟的产品高。

为了降低风险，技术人员设想了上百个故障，并制定了相应的预案。“我们天天想，走路想、吃饭想，想到一种就排除一种，还要进行实验验证。”叶培建说。

“黑色12分钟”全凭自主控制

从15公里高度降至月球表面，这惊心动魄的12分钟被称为“黑色12分钟”，嫦娥三号要完全依靠自主控制，完成降低高度、测距、测速、选择着陆点、自由落体着陆等一系列动作。

这期间，人工干预的可能性几乎为零。这是因为落月过程中的每一个动作都非常短暂，安装在探测器上的传感器一旦获得信息，需要探测器作出极快的响应，而38万公里的地月距离以及信号延迟，根本不足以让信息传回地面、再由地面上传指令。

实际上，在世界各国探测器登陆月球或火星的过程中，都有这样一个由探测器自主控制的“黑色”时段。

“中国腿”挑战月面软着陆

尽管采用了先进的制导导航与控制系统，探测器着陆瞬间还是会对月面产生撞击。为了避免设备受到过大的冲击载荷，探测器上使用了一个着陆缓冲分系统，也就是嫦娥三号的4条“腿”。由此，嫦娥三号也成为我国首个有“腿”的航天器。

此前其他国家软着陆方式主要有三种：一种是气囊弹跳式，难以满足嫦娥三号探测器重量的要求；另一种是空中吊车式，控制起来很复杂；因此嫦娥三号选择了第三种，也就是腿式着陆。

“着陆缓冲机构主要用于缓冲着陆器的冲击能量，俗称着陆腿。”探测器系统着陆器着陆缓冲分系统主任设计师杨建中用8个字概括着陆腿的特点：强、轻、柔、稳、多、新、全、难。

也就是说，着陆腿要有强度承受冲击和压力，自身轻巧，着陆方式柔和、姿态稳定，能保证仪器设备安全。另外，着陆退还有收拢、展开、支撑的功能，触月时还能发来信号。而作为具有中国特色的新型着陆腿，在实现了技术跨越和团队建设的双丰收的同时，也经历了艰难的开发研制过程。

撞击瞬间考验设备可靠性

“中国腿”的启用极大降低了着陆时的冲击力，但嫦娥三号上的设备依旧面临严峻考验。

“经过试验，探测器上的设备能经受着陆时力学环境的考核，即便产生撞击力，电子设备也能正常工作。”吴伟仁说。

嫦娥三号的太阳能帆板在飞行中处于展开状态，而在着陆前，这对“翅膀”会收回，直到顺利着陆月面再展开。“着陆时太阳能帆板如果展开，可能会被折断，”吴伟仁说，“我们为嫦娥三号设计了可重复展收的帆板，可以保证着陆安全。”

月尘的存在为这一瞬间带来了更多风险。月面上有细细的一层尘埃，探测器着陆时很可能激起月尘，对光学敏感器等设备造成影响。科研人员们采取屏蔽网等防尘措施，给探测器的“眼睛”加上了一层保护罩。