落月的短短十多分鐘的閱讀答案
落月的短短十多分鐘,耗費(fèi)了研制團(tuán)隊(duì)驚心動(dòng)魄的十年時(shí)間。落月指的是著陸探測(cè)器自距離月面15km高度的近月點(diǎn)開(kāi)始,至降落到月面為止的全過(guò)程。由于月球周圍幾乎沒(méi)有大氣,因此在落月過(guò)程中不能依靠降落傘,只能依靠發(fā)動(dòng)機(jī)反推,以達(dá)到制動(dòng)減速的目的。由于地月距離遠(yuǎn),測(cè)控延遲長(zhǎng),地面測(cè)控和人為干預(yù)基本“無(wú)能為力”。探測(cè)器系統(tǒng)副總指揮譚梅甚至把這十幾分鐘稱為“黑色750秒”。
這段過(guò)程需要制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(GNC分系統(tǒng))三方面的完美結(jié)合,需要GNC創(chuàng)造性地依次解決三大難題:認(rèn)路、選路、辨路。具體說(shuō)來(lái),認(rèn)路就是給著陸器自身定位,即依靠著陸器自身攜帶的設(shè)備來(lái)確定其相對(duì)于月面的位置姿態(tài);選路就是要事先規(guī)劃好路徑免走冤枉路,也就是說(shuō)設(shè)計(jì)一條著陸軌跡,在滿足姿態(tài)、光照等約束條件下盡量減少燃料的消耗;辨路就是要分辨并躲避路上的坑洼之處,自主分辨月面障礙并主動(dòng)避開(kāi)障礙,保證著陸器安全降落。
關(guān)于認(rèn)路,著陸器面臨的是一個(gè)幾乎未知的'目標(biāo)月球。因此,著陸器需要有自問(wèn)自答的能力,要求著陸器對(duì)被測(cè)的月面目標(biāo)有去粗取精功能。為此,五院著陸器GNC團(tuán)隊(duì)全新研制了激光測(cè)距敏感器和微波測(cè)距測(cè)速敏感器兩種不同譜段的相對(duì)導(dǎo)航敏感器,以適應(yīng)不同飛行高度和飛行速度下對(duì)相對(duì)位置和速度測(cè)量精度的要求。多種測(cè)量信息融合導(dǎo)航算法也為落月過(guò)程的精確相對(duì)導(dǎo)航提供了保證。
關(guān)于選路,與以往軌道設(shè)計(jì)不同的是,落月過(guò)程是一個(gè)集制導(dǎo)導(dǎo)航控制于一體的過(guò)程。整個(gè)過(guò)程需要始終開(kāi)啟主發(fā)動(dòng)機(jī)。嫦娥三號(hào)著陸器GNC在充分調(diào)研并借鑒阿波羅計(jì)劃、航天飛機(jī)等成功設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)著陸過(guò)程不同飛行階段的特點(diǎn),形成了多制導(dǎo)律結(jié)合的優(yōu)化軌跡設(shè)計(jì)方案,兼顧了各飛行階段切換的平穩(wěn)性和燃料的最優(yōu)性。
關(guān)于辨路,與美國(guó)阿波羅登月計(jì)劃不同的是,阿波羅依靠宇航員識(shí)別月面障礙,而我國(guó)的嫦娥三號(hào)則采用無(wú)人軟著陸,因此必須具有自主障礙識(shí)別能力。為此,GNC團(tuán)隊(duì)全新研制了激光三維成像敏感器代替人眼,在距離月面較近時(shí)獲得待著陸區(qū)域精確的三維高程圖信息,可精確分辨月面上比較小的障礙。同時(shí),在距離月面較遠(yuǎn)時(shí)還增加了一個(gè)光學(xué)成像敏感器,用于在較大范圍內(nèi)識(shí)別較大尺寸的障礙。如此一來(lái),形成了一套遠(yuǎn)近結(jié)合、粗精并用的接力避障策略,大大提高了著陸的安全性。
2013年12月14日晚上9點(diǎn)11分,嫦娥三號(hào)成功登陸;11點(diǎn)45分,地面發(fā)出指令,嫦娥三號(hào)著陸器與玉兔巡視器開(kāi)始分離;15日凌晨4點(diǎn)35分,玉兔穩(wěn)穩(wěn)地站到了月球上。
5.下列不屬于嫦娥三號(hào)衛(wèi)星落月時(shí)“辨路”的一項(xiàng)是(3分)
A.采用無(wú)人軟著陸,不依靠宇航員識(shí)別月面障礙。
B.在距月面近時(shí)用激光三維成像敏感器代替人眼,可精確分辨月面上比較小的障礙。
C.在距離月面較遠(yuǎn)時(shí)增加了光學(xué)成像敏感器,在較大范圍內(nèi)識(shí)別較大尺寸的障礙。
D.用激光測(cè)距敏感器和微波測(cè)距測(cè)速敏感器,形成了一套遠(yuǎn)近結(jié)合、粗精并用的接力避障策略,大大提高了著陸的安全性。
6.下列對(duì)落月的短短十多分鐘被稱為“黑色750秒”的原因分析不正確的一項(xiàng)是(3分)
A.著陸探測(cè)器自距離月面15km高度的近月點(diǎn)開(kāi)始,至降落到月面為止的全過(guò)程。
B.月球周圍幾乎沒(méi)有大氣,因此在落月過(guò)程中不能依靠降落傘,只能依靠發(fā)動(dòng)機(jī)反推減速。
C.地球與月球距離遠(yuǎn),測(cè)控延遲的時(shí)間長(zhǎng)。
D.無(wú)人駕駛登月器的著陸瞬間,目前人類還不具備精確及時(shí)制導(dǎo)的能力。
7.有人說(shuō)嫦娥三號(hào)登月著陸的瞬間是“黑色750秒”,又有人說(shuō)是“黑色720秒”,為什么會(huì)有數(shù)據(jù)上的不同?(5分)
答案:
5. D【“激光測(cè)距敏感器和微波測(cè)距測(cè)速敏感器”是“認(rèn)路”用的,張冠李戴�!浚�3分)
6. A【此項(xiàng)不是原因,是解釋�!浚�3分)
7.這只能是一個(gè)大約的數(shù)據(jù),具體時(shí)間或因軌道而有所偏差,或因著陸時(shí)選路、辨路的的難度而有所偏差,因目前人類還暫時(shí)“無(wú)能為力”,最終的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)只能靠衛(wèi)星傳送的數(shù)據(jù)反推出來(lái)。(大意相符即可,5分)
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