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嫦娥三号发射6周年,怎么避免了车毁腿断

科技 2019-12-02 16:40191未知admin

六年前的今日,嫦娥三号探测器正在西昌卫星发射中间发射升空,精确入轨,连续展开了“巡天、观地、测月”科学探测,完成了我国初次地外天体软着陆使命,完成了探月工程“绕、落、回”三步走的第二步目的。

六年后,近日,有报道称,嫦娥四号在月球背面的工作时长已超过300天,远超设计寿命;“玉兔二号”巡视器行驶里程也已超过300米,实现了“双三百”的突破。

在日前举行的英国皇家航空学会2019年度颁奖典礼上,嫦娥四号任务团队获得本年度全球唯一的团队金奖,这也是英国皇家航空学会成立153年来首次向中国项目颁奖。

此前,中国科学院院士、中国月球探测首任首席科学家欧阳自远透露,嫦娥三号之所以能成功降落在月球表面,靠的是能自行拍照、悬停、避障并选点着陆的人工智能。

嫦娥三号避免了“车毁腿断”,靠的是什么?

嫦娥三号探测器,是中国第一个月球软着陆的无人登月探测器。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。月球4公里×4公里的着陆区遍布上万个撞击坑,嫦娥三号都没有“跳”进去,偏偏就停在那么一小块的平地,避免了“车毁腿断”,靠的是什么?

11月10日,在2019重庆英才大会的第四届高校——高中教育发展峰会上,中国科学院院士、中国月球探测首任首席科学家欧阳自远揭开了谜底:靠的就是顶级的人工智能,嫦娥三号“自拍”了3764张照片,才避免了“踩坑”。

嫦娥三号是2013年12月发射的月球软着陆探测器,由四条腿的月球着陆器和月面巡视探测器(月球车)两部分组成,两个部分都需要在月球软着陆。

虽然已经着陆成功,但欧阳自远称,“着陆太难了,你们想后面去的一些国家,为什么都失败了?”这也直接证明,着陆很困难。

这样的难题,难在哪里?靠什么来解决的?“我们用了最高的人工智能。”欧阳自远介绍,在探测器被月球捕获后开始调整轨道,在距月表15公里的时候到达指定地点的上空进行着陆。而这个着陆,还必须是软着陆,如果稍有偏差,哪怕一条腿踩在坑里就前功尽弃了。

同时,嫦娥三号着陆下降时受到月心引力的加速度作用,会越掉越快,所以必须想办法控制着陆的速度和着陆的地点。

在控制速度上,“月球属于真空环境,降落伞是废物,只有在底下安一个发动机,它一面往下掉,我底下往上推,让它慢慢的掉下来,掉到距月面100米的高度悬停。”

“但是落到哪里,天知道,月亮上全是坑,哪一条腿到坑里就倒了,前功尽弃。”到这个时候,就需要选准着陆点了。

​38万公里的地月距离,要及时传达指令太难,在地面工作人员无法干预和指挥着陆位置的选择。“着陆器拍了张照片发给我要1.3秒才能收到,收到以后几秒钟要做判断,这儿危险,你不能落,得挪个地方,我再告诉它,又要1.3秒。耽误时间太长,也许它早掉下去了。”

为此,科学家们在着陆器上配置了高智能机器人系统,自己判断。“它一直往下降,降到100米的位置我们要它停,拍照。它拍了3764张照片,它自个儿选了一个地点落下去。折腾了好长时间,最后降落在我们指定的插红旗的地方。我最怕的是它的一条腿掉到坑里,一倒,前功尽弃,什么都没有了。所以它刚好,真聪明,四条腿搭在平地上,里面有坑,外面有坑。”

在着陆过程中,其实还有让人胆颤心惊的“摇摆”。欧阳自远院士展示的资料显示,探测器在短短数秒时间内经历了3次悬停和避障过程。首先,探测器在轨道高度约107米的位置悬停约3秒,期间沿纬度方向最大摆动约18米,在经度方向最大摆动约12米。

随后,探测器高度降至约100米,持续了约2秒,期间沿纬度方向最大摆动约15米,在经度方向最大摆动约12米。最后,探测器高度降至97米,期间沿纬度方向最大运动了约21米,在经度方向最大摆动约15米。

虽然这样折腾来折腾去,但最终还是找到了一个地方,“16平方公里的着陆区,我们初步识别有一万多个撞击坑,其中最大值撞击坑直径约为516米,44个直径在100-400米,估计直径小于100米的有5400个以上。”

“真聪明,4条腿都落到平面上,所以我们成功了。”几年后欧阳自远仍在感叹。按照计划,嫦娥五号将于今年年底发射,完成月球物质采样。“今年长征5号发射的话,一定把样品带回地球。这样一来,中国可以到达月球可以落下去,也可以完全的回来。我们一定把中国的宇航员送上月球,实现载人登月。”

欧阳自远院士称,还计划在2030年左右,要建设月球基地,“开发利用月球来支援地球人类的发展,2020年要去探测火星,发射火星的卫星,以及火星的着陆器和火星车,天上地上联合探测火星。”

此外,中国将探测小行星带的小行星与彗星;近地小行星探测,规避小天体撞击地球诱发地球生态环境崩溃和生物灭绝事件;我们还将探测木星系统和行星际穿越探测。

欧阳自远并没有详细讲述深空探测的内容,但他提供的资料显示,在木星系统探测中,将通过木星系统环绕探测,获取木星的磁层结构、大气环流等探测数据,研究太阳风与木星磁场的相互作用、大气环流模式与动力学机制;探测木卫二空间环境和表面冰层形貌,研究冰层厚度分布特性、木星潮汐作用对木卫二地下海洋的加热效应。

行星际穿越探测太阳风结构,研究太阳风在行星际空间的传播特性;通过巡航段生物舱试验,研究地球生命在地外环境的生存特性。

​在报告会上,欧阳自远院士还对青少年提出了自己的期望。他说,青少年一定要打好基础,“打好基础才能树大根深,才能够有真正的创新。根深叶茂,才能够对应未来的喷发式的新知识增长,你才有能力去吸收,才能够去开拓新的领域。”在欧阳自远院士看来,要仰望星空,要有志向,要有理想,更要脚踏实地,上下求索,践行梦想。

欧阳自远院士认为要培养青少年热爱科学、献身科学,让他们勇于担当,砥砺前行。“科学研究是世界上最艰苦的工作,也是最幸福的一件工作。因为在探索的过程当中,不知道路该怎么走,就在黑暗当中摸索。这时候,我们自己要能够成为一支微弱的烛光,照亮自己,也引导别人在黑暗当中走出一条新的光明的路径。”

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