汉唐归来
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暗影小队:登月之误差|2024-06-06

 目前,嫦娥六号在顺利完成在月球背面南极-艾特肯盆地的智能快速采样后,按照预定程序将珍贵的月球背面样品封装存放在上升器携带的贮存装置中,而后上升器携带月球背面样品起飞,目前已成功进入预定环月轨道。接下来就是返回了,轨返组合体将在环月轨道飞行、等待月地转移的“窗口”时机。这个等待时间大概为14天左右,然后才会进入月地转移轨道。此后,再经过约5天时间,轨返组合体回到地球轨道,再采用半弹道跳跃式再入大气层的方式,也就是大家俗称的“打水漂”的形式回到地球。预计返回时间是在6月25日,具体情况以任务实际为准,毕竟要考虑各种其它因素,所以这个是计划时间,并非最终返回时间。不过今天我想讲的不是轨返组合体如何返回,而是这几天网上吵的关于嫦娥六号着陆误差16多公里这个事。
    这里可以告诉大家,兔家已经大方的公布,嫦娥六号实际月背着陆点坐标为:南纬41.63839°,西经153.98545°,位于预选着陆点东北方向,距离预选着陆点大约16.7公里。由此很多人都感叹,说嫦娥六号的着陆误差实在是太大了,还不如几十年前鹰家的阿波罗飞船。可事实真的是这样的吗?其实不然…当年鹰家的阿波罗飞船采取的是预定点着陆方式,通俗的讲,就是提前勘探好一片适合着陆的区域,而后当飞船着陆的时候,在预定点范围内进行着陆。这里面有个特点,那就是鹰家的阿波罗飞船着落点其实并不是具体的一个点,而是以预定点为圆心,以一定距离为半径的一个圆形区域,换句话说,只要是在这个区域里着落成功,都算命中靶心,也就是概略瞄准、上靶就算的意思。同时只有一个关键的要素,那就是阿波罗飞船在着陆的时候,具有一定的着陆修正的能力,但是并不多…就是说啊,一旦着陆点有大坑或者石头,很容易让飞船的在着陆的时候歪掉。
    所以阿波罗飞船的着陆器在设计的时候就考虑到这一因素,设计为多脚式的样式,就跟蜘蛛似的,而且具有一定的弹性原理,万一哪条腿不小心踩进了坑里,那么可以通过物理方式使其伸缩,以确保飞船的平衡性,并使得上升器能够达到上升角度范围之内。可以说,这在当时已经是先进的不能再先进的技术了,也是鹰家为了能够登月拼尽全力的努力结果,只是受限于当时的技术条件,这样的设计其实并非完美,还是存在一定的风险性。什么风险性呢?试想,飞船一条腿歪掉还好说,两条腿歪掉也能够修正,但是如果三条腿歪掉…那就是有去无回了。因此,阿波罗计划能够成功,除了驾驶员拥有精湛的技术之外,确实是存在一定的运气成分,可技术发展到今天,为了确保万无一失,我们必须把一切可能都要预想到,绝不能去赌小概率可能。那具体该怎么办呢?答案很简单,既在选定着陆点和具体着陆时梯次测绘并探测清楚着陆点的月形月貌,而后不断修正至最佳着陆位置,以确保着陆器着陆在相对平整且无障碍的着陆点上。
    这就需要先进避障技术来加成了。我们都知道,月球表面分布着各种高山壑谷,即使在相对平坦的月海地区也遍布着大小不一的岩石和陨石坑,这种地形、地貌以及石块和陨石坑会给着陆器安全软着陆带来较大风险,只有着陆器具有发现和识别障碍并进行机动避障的能力,才能保证软着陆的高安全性和高可靠性。其实啊,早在嫦娥三号的时候,我们就研发了自主避障软着陆控制技术,除了为着陆器配置用于自主导航的惯性测量单元、激光测距敏感器、微波测距敏感器和微波测速敏感器以外,还配置了用于障碍识别的光学成像敏感器、激光三维成像敏感器和图像数据处理计算机。与此同时,我们还为避障控制配置了水平机动推力器来执行水平精避障功能,粗避障功能通过主发动机和姿态机动实现。这些词汇大家可能听起来有点头懵,我举个通俗点的例子,无人机都玩过吧?现在的无人机都具有自主避障功能,在飞行中遇到障碍时会自动进行避让,这个道理跟着陆器着陆月球的道理是一样一样的。
    也就是说,我们的着陆器会自主操控组合体边降落边快速调整姿态,对预定着陆区域进行拍照分析,并飞向选定区域,这是第一次避障,也被称为“粗避障”。在距离月面更近时,组合体实施短暂悬停,再次对月面拍照,精确避开障碍,选定最终落点,这是第二次避障,即“精避障”。随后,组合体转移至落点正上方并垂直下降,至特定高度时关闭主发动机,利用着陆腿的缓冲机构实现月面的软着陆。也正因如此,嫦娥六号在距离预选着陆点大约16.7公里着陆,因为这个着陆的位置更加平整且可靠,比我们之前预选着陆点的月面情况还要好的多。所以大家也可以理解为,我们预选的着陆点区域是月球上相对平缓且适合着落的区域,但着陆器具体着陆的时候,还是要再进行精确分析和精准避障,出现误差是在所难免的,而最终所着陆的点位可以说是整个预选着陆区域范围中最适合着陆的地方。当年的技术不像如今这么先进,所以没有如此完善且配套的先进避障技术,故而具体着陆点和预选着陆点的误差很小,但现在技术达到了,自然是哪里更合适就落哪里了。
    毕竟登月这个事稳定顺利是压倒一切的,又不是进行二梯脚的试验,必须要精准的命中靶心才行。其实话说回来,能够在三十八万公里之外着陆误差16.7公里,就算不考虑避障的因素,放眼蓝星也没有第三家了…当然,技术的探索与进步是永无止境的,数年之后我们在载人登月的时候,全自主精确避障技术定然会更加成熟且运用于实践,以确保我们能够顺利去往并不遥远的月亮之上…

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