六大专项技术攻关

发射“嫦娥三号”探测器需要攻克的关键技术多且技术跨度大，项目实施风险高。为实现“嫦娥三号”探测器多窗口、窄宽度发射成功，运载火箭研制团队对“长征三号乙”运载火箭展开了提高运载能力、提高可靠性、高精度制导等六大专项技术攻关，突破并掌握了一大批具有自主知识产权的核心技术和关键技术，确保“嫦娥三号”探测器准确入轨，飞往月球并成功着陆月面。这六大突破创新为：

（1）采用变推力发动机破解着陆减速难题。“嫦娥三号”探测器一路飞向月球，到达设计师精心选择的动力下降点。这时如果它再继续快速前进，在着陆时就可能一头撞在月球上，要安全着陆，就必须让它慢下来。

由于月球表面没有大气层，“嫦娥三号”探测器无法利用大气阻力来减速着陆，只能靠自身推进系统按照约1.7千米/秒的速度不断减速，与此同时，还要进行姿态的精确调整，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7 500牛变推力发动机，经过多次实践和相关试验验证，破解着陆减速的难题。

（2）GNC系统新技术助力着陆过程自主导航控制。由于探测器动力下降过程时间较短、速度变化很大，无法依靠地面工作人员实时控制，中国空间技术研究院着陆器GNC（制导、导航与控制技术，Guidance Navigation and Control）系统设计了专门的敏感器，进行对月测速、测距和地形识别，确保探测器在着陆过程自主制导、导航与控制。

（3）着陆缓冲系统为软着陆提供牢固支撑。当探测器着陆在月面时，会形成较大的冲击，不仅可能造成探测器翻倒，而且会激扬起月尘，对探测器造成一定危害并影响任务成败；加上月球表面覆盖的月壤松软且崎岖不平，这些都给着陆带来了困难。

对此，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。

（4）全球首创热控技术确保月面生存。月球表面光照条件变化大，白昼时温度高达150℃，黑夜时温度急剧下降到-180℃，昼夜温差超过300℃。在月球上，探测器需面对月昼高温下的热排散问题和月夜没有太阳能可利用的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”探测器首创了热控两相流体回路的热传递系统，并且使用此前从未在卫星上用过的可变热导热管，攻克月面生存的难题。

（5）解决“玉兔号”月球车移动设计与试验解决月面移动难题。月面覆盖着厚度不等的月壤层，并存在大小不等的月坑和岩石。“嫦娥三号”探测器的“玉兔号”月球车移动性能需充分考虑到月面物理力学特性和月表地形，设置移动系统参数，开展地面移动性能试验，保证月面环境下的正常工作，这些都是“玉兔号”月球车总体设计必须破解的问题。对此，“玉兔号”月球车在总体设计之初，就选取了六轮式、摇臂式悬架方案，并经特殊设计和有关地面移动性能试验、内外场试验等，具备了前进、后退、原地转向，以及爬坡、越障能力，解决了月面移动的难题。

（6）月面巡视自主导航与遥操作控制为巡视勘察清扫障碍。为了能够在复杂月面环境中实现远距离行驶，安全到达指定位置，并保障自身的安全和稳定工作，“玉兔号”月球车通过自主导航控制解决了月面环境感知、障碍识别、局部路径规划及多轮运动协调控制的难题。

此外，由于“玉兔号”月球车在月面运行过程是一个月球车与地面控制中心交互、地面持续任务支持的过程，与以往航天器在轨测控工作模式有着明显的不同，设计一种与巡视任务相匹配的在轨运行操作新模式是必须解决的难题。对此，研制团队迅速组织人员，开展方案设计，经过无数次计算、论证、试验等，终于开发出满足巡视任务的地面任务支持与遥操作系统，为“玉兔号”月球车顺利开展月面巡视勘察任务扫清障碍。