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嫦娥三号探测器(英文:Chang'e 3)是中华人民共和国嫦娥工程二期中的一个探测器,是中国第一个月球软着陆的无人登月探测器。嫦娥三号探测器由月球软着陆探测器(简称着陆器)和月面巡视探测器(简称巡视器,又称玉兔号月球车,英文:Yutu,或Jade Rabbit)组成。
嫦娥三号探测器于2013年12月2日在中国西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭送入太空,当月14日成功软着陆于月球雨海西北部,15日完成着陆器巡视器分离,并陆续开展了“观天、看地、测月”的科学探测和其它预定任务,取得一定成果。 2013年12月16日,中国官方宣布嫦娥三号任务获得成功。 嫦娥三号着陆器目前工作状态良好;巡视器在第二次月夜休眠前出现异常不能行走,尚未恢复但依旧存活。
2014年12月14日21时14分,嫦娥三号登陆月球已满一周年,北京航天飞控中心也实现了精心护航嫦娥三号着陆器月面安全工作一年的预定工程目标。
2016年1月5日上午,国防科工局正式发布国际天文学联合会批准的嫦娥三号探测器着陆点周边区域命名为“广寒宫”,附近三个撞击坑分别命名为“紫微”、“天市”、“太微” 。此次成功命名,是以中国元素命名的月球地理实体达到22个。

武器性能

  • 中文名:嫦娥三号探测器
  • 外文名:Chang'e 3
  • 所属国家:中华人民共和国
  • 目前状态:工作中
  • 重    量:3780公斤
  • 运载火箭:长征三号乙增强型遥23号
  • 发射时间:2013年12月2日1时30分
  • 登月时间:2013年12月14日21时11分
  • 工程总设计师:吴伟仁
  • 探测器总设计:孙泽洲
  • 工程总指挥:栾恩杰
  • 干    重:1220公斤
  • 巡视器尺寸:1.5米*1米*1.1米
  • 巡视器重量:140公斤
  • 发射速度:约11公里/秒
  • 目录

    目标和任务编辑本段

    工程目标

    一、突破月面软着陆、月面巡视勘察、深空测控通信与遥操作、深空探测运载火箭发射等关键技术,提升航天技术水平。
    二、研制月面软着陆探测器和巡视探测器,建立地面深空站,获得包括运载火箭、月球探测器、发射场、深空测控站、地面应用等在内的功能模块,具备月面软着陆探测的基本能力。
    三、建立月球探测航天工程基本体系,形成重大项目实施的科学有效的工程方法。

    科学任务

    一、月表形貌与地质构造调查。
    二、月表物质成分和可利用资源调查。
    三、地球等离子体层探测和月基光学天文观测。

    技术突破编辑本段

    着陆减速

    月球表面无大气,因此,嫦娥三号无法利用气动减速的方法着陆,只能靠自身推进系统减小约1.7公里每秒的速度,在此过程中探测器还要进行姿态的精确调整,不断减速以便在预定区域安全着陆。为了保证着陆过程可控,研制团队经过反复论证,提出“变推力推进系统”的设计方案,研制出推力可调的7500N变推力发动机,经过多次点火试车和相关试验验证,破解着陆减速的难题。
    7500N发动机主要技术指标
    真空推力:8250N至1200N
    真空比冲:3028N s/kg(309S)
    混合比:1.65% ±2%
    起动次数:大于30次
    工作时间:累计工作时间大于4000S,单次最长工作时间:大于2000S
    起动和关机响应:<400ms和<200ms
    外形尺寸:830mm*1460mm
    结构质量:39kg

    GNC系统

    中国空间技术研究院着陆器GNC(制导导航与控制)系统主任设计师介绍,探测器动力下降过程是一个时间较短、速度变化很大的过程,无法依靠地面实时控制。对此,GNC系统设计了专门的敏感器,进行对月测速、测距和地形识别,确保探测器在着陆段自主制导、导航与控制。
    所用设备:自主导航的惯性测量单元(IMU)、激光测距敏感器、微波测距敏感器、微波测速敏感器、光学成像敏感器、激光三维成像敏感器、图像数据处理计算机、水平机动推力器。
    避障程序:接近段,悬停段、避障段、缓速下降段。
    结论:着陆器自主避障精度优于1.5m。

    着陆缓冲

    研制团队充分考虑了月壤物理力学特性对着陆冲击、稳定性的影响以及月尘的理化特性等,采用特殊的材料、设计和工艺,研制出全新的着陆缓冲系统,解决上述难题,确保探测器实施软着陆过程中,在一定姿态范围内不翻倒、不陷落,并为探测器工作提供牢固的支撑。

    月面生存

    月球表面光照条件变化大,昼夜温差超过300℃,白昼时温度高达150℃,黑夜时温度急剧下降到-180℃。在长达地球14天的昼、夜里,探测器面临着月昼高温下的热排散问题和月夜没有太阳能可利用情况下如何保证温度环境的问题。为了能够应付极端温度条件下的恶劣环境,嫦娥三号采用了全球首创的热控两相流体回路以及此前从未在星上用过的可变热导热管,攻克月面生存的难题。

    五大系统编辑本段

    探测器系统

    探测器系统由中国航天科技集团公司负责,主要任务是研制嫦娥三号
    探测器系统探测器系统
    月球探测器。嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器(俗称月球车)两器组成。着陆月面后,在测控系统和地面应用系统支持下,探测器携带的有效载荷开展科学探测。

    运载火箭系统

    运载火箭系统的主要任务是研制长征三号乙改进型运载火箭,
    长征三号乙运载火箭长征三号乙运载火箭
    在西昌卫星发射中心,将嫦娥三号探测器直接发射至近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道。
    编号:长征三号乙增强型遥23号
    级数:三级火箭
    助推器:4个
    高度:54.8米
    直径:3.25米
    起飞重量:459吨
    有效载荷:3780公斤(地月转移轨道)
    可靠性:0.942
    总设计师:姜杰

    发射场系统

    西昌卫星发射中心承担嫦娥三号发射任务。发射场系统通过
    西昌卫星发射中心西昌卫星发射中心
    适应性改造,具备长征三号乙改进型火箭的测试发射能力。

    测控系统

    测控系统的主要任务是运载火箭、探测器在各飞行阶段及
    测控系统测控系统
    探测器在月面工作阶段的测控、轨道测量与确定、月面目标定位以及落月后着陆器和月面巡视器的控制。该系统主要由运载火箭测控网,S频段航天测控网、深空测控网、甚长基线干涉VLBI测轨分系统和国际联网测控站组成。测控系统新建喀什35m、佳木斯66m深空测控站及遥操作系统,首次主用X频段对探测器进行测控。
    嫦娥三号地月转移轨道
    2013年12月2日01:49:00
    半长轴:191038 km
    偏心率:0.965512
    倾角:28.5 deg
    升交点赤经:335.289 deg
    近地点幅角:146.92 deg
    真近点角:17.6508 deg

    地面应用系统

    地面应用系统的主要任务是:根据科学探测任务,研究提出有效
    地面应用地面应用
    载荷配置需求;制定科学探测计划和有效载荷运行计划,监视着陆器和巡视器有效载荷的运行状态,编制有效载荷控制指令和注入数据,完成有效载荷运行管理;使用北京密云50m和云南昆明40m口径两个地面站并行工作,同时接收着陆器和巡视器的下行探测数据,进行本地储存和备份;对科学探测数据进行处理、解译,组织开展科学应用研究;受探月与航天工程中心委托,管理科学探测数据并按规定分发数据产品。

    研制进度编辑本段

    嫦娥三号研制进度表
    时间研发项目研发单位备注
    2008年3月嫦娥三号设计工作开始中国航天科技集团公司嫦娥工程二期立项
    2009年11月5日月球探测器系统仿真与验证厂房开工航天五院基建开始
    2009年11月13日嫦娥三号探测器完成方案设计航天五院方案转初样
    2010年10月1日成功发射探月工程二期的先导星嫦娥二号卫星中国航天科技集团公司嫦娥工程二期先导星
    2011年1月20日探月工程二期“嫦娥”三号着陆器推进分系统试车成功研发单位航天801所,试车单位航天101所登陆器推进系统试车
    2011年8月嫦娥三号巡视器内场试验开始航天五院内场试验
    2011年9月已经完成各型试验用探测器的总装航天五院开始内外场、变推等试验
    2012年1月完成月球着陆器的悬停避障及缓速下降试验航天五院完成着陆试验
    2012年2月嫦娥三号红外成像光谱仪月面在轨定标技术研究通过转正样评审中国科学院安徽光学精密机械研究所嫦娥三号的红外仪转正样
    2012年2月21日探月工程二期着陆器推进分系统总装交付航天801所首个分系统交付
    2012年3月13日嫦娥三号转入正样研制航天五院初样转正样
    2012年7月8日嫦娥三号完成发射场合练航天科技集团合练完成
    2012年8月嫦娥三号卫星开始正样电测工作航天五院正样电测
    2012年9月27日固体所承担的CE-3着陆机构正样产品通过验收评审中国科学院合肥物质科学研究院着陆机构样品
    2012年11月嫦娥三号着陆器热试车力学试验成功航天五院着陆器热试车
    2012年12月3日嫦娥三号巡视器红外成像光谱仪传感器控制FPGA通过测试航天科工三院304所有效载荷评审
    2012年12月嫦娥三号探测器进行两器正样EMC测试航天五院总体部EMC测试
    2013年1月发射嫦娥三号的长三乙火箭开始总装航天科技集团211厂火箭总装
    2013年1月8日嫦娥三号月球探测器启动正样阶段独立评估工作航天科技集团、国防科工局正样评审
    2013年1月大口径天线的航天测控站全面投入应用北京跟踪与通信技术研究所大口径天线投入使用
    2013年2月嫦娥三号伽玛关机敏感器在月球着陆环境模拟装置内的模拟试验成功航天五院508所伽玛仪
    2013年3月月球地形地貌相机研制成功科学院光电技术研究所效载荷地形地貌相机正样产品
    2013年4月嫦娥三号进入热试验准备阶段航天五院五院总装与环境工程部热试验
    2013年7月嫦娥三号着陆缓冲试验顺利进行航天五院508所着陆缓冲试验
    2013年8月19日嫦娥三号月球探测器正样阶段独立评估圆满结束航天科技集团、国防科工局正样评审完成
    2013年8月审议批准了嫦娥三号任务由研制建设阶段转入发射实施阶段国防科工局转入发射阶段
    2013年9月12日嫦娥三号运抵西昌发射场航天五院到达发射场
    2013年10月1日嫦娥三号地面应用系统软件完成测试航天科工三院304所地面应用
    2013年10月16日嫦娥三号任务火箭通过出厂评审航天一院火箭评审通过
    2013年10月27日嫦娥三号任务运载火箭启程航天一院火箭启运
    2013年11月8日嫦娥三号探测器通过加注暨转场前评审航天科技集团公司探测器加注
    2013年11月嫦娥三号顺利转场航天科技集团公司完成转场
    2013年11月嫦娥三号探测器顺利完成扣罩航天科技集团公司嫦娥三号上箭
    2013年11月27日嫦娥三号月球车定名玉兔号航天科技集团公司玉兔号
    2013年11月30日火箭开始常规推进剂加注航天科技集团公司推进剂加注
    2013年12月1日嫦娥三号任务将进入射前工作程序航天科技集团公司进入发射程序

    过程编辑本段

    2014年3月14日6时42分,“玉兔号”月球车收到了正常遥测信号,成功的自主唤醒。此前,嫦娥三号着陆器于2014年3月12日15时21分已实现自主唤醒。进入第四月昼工作期后,着陆器和月球车搭载的载荷重新开机,按计划开展有效探测工作。
    在此前三个月昼工作期,着陆器工作正常。着陆器上搭载的有效载荷月基天文望远镜、极紫外相机以及工程载荷月尘测量仪完成了既定的探测任务,获得了大量的科学和工程数据。进入新的月昼工作期后,这些载荷将进行长期的有效探测,以获得更多科学数据和探测成果。着陆器已转入长期管理模式。
    自2013年12月14日实现月面软着陆以来,“玉兔号”月球车经历了三个月夜极低温度考验,迎来了第四个月昼。按照工作计划和相关程序,月球车将转入长期管理模式。月球车此前出现的机构控制异常问题仍未排除,有关方面仍在继续进行故障排查工作。月球车其它功能正常,车上的全景相机、测月雷达等四台有效载荷按计划开展了科学探测。在此后的月昼工作期间,月球车搭载的设备将根据需要在地面控制中心的指挥控制下开展后续探测工作。
    嫦娥三号着陆器和“玉兔号”月球车在三个月昼工作期间,圆满完
    成了工程任务,获取了大量工程数据和科学数据,为今后月球探测和科学研究打下了坚实基础。
    2016年2月,国家天文台对外发布了“嫦娥3号”在月面拍摄的全部图像数据,其中包括数以千计此前从未被公开过的高清真彩色月面图像。
    2016年2月18日14时32分,设计寿命1年的嫦娥三号着陆器成功自主唤醒,已在月面运行管理797天,超期服役14个月,月基天文望远镜等有效载荷及工程参数测量设备工作正常。

    媒体评价编辑本段

    日本的《读卖新闻》报道称:若着陆成功,则标志中国将成为继前苏联、美国之后第三个实现月球软着陆的国家。这是中国向航天大国迈进的重要一步。
    日本的《日本经济新闻》认为:中国的本次月球探测将进行核能资源的探测,以确保中国未来在月球上获取能源的权益。
    英国的路透社称:中国周一凌晨将肩负首次登月任务的探测器嫦娥三号送入轨道,为中国太空计划的一大重要里程碑。消息称,此次登月任务激发了民众对中国科技实力日益增强的自豪感。若任务成功,中国将成为继美国、苏联之后第三个“登月”的国家。
    印度的NDTV称:此次嫦娥三号探测器将对月球表面和自然资源进行探测。嫦娥三号的成功发射成为了中国空间探索计划的重要里程碑。太空计划的成功进行体现了中国国际地位的日益提高和不断取得的科技进步。
    美国的CNN以《嫦娥飞月中国空间探索十年大发展》为题报道了嫦娥三号探测器的发射。消息称中国将成为继美苏后,第三个将探测器着陆在月球表面的国家,这一新的空间探索成就距离中国将宇航员送上太空仅有十年的时间。当前,全球只有美国、苏联成功实施了无人月球表面软着陆;只有美国实现了载人登月,苏联开展了两次月面无人巡视探测任务。

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