3 년 전 1 월 3 일 오전 10 시 26 분 달 탐사 공사 4 기 첫 탐사선 창어 4 호가 달 뒷면에 성공적으로 상륙해 달 뒷면에 연착륙한 최초의 탐사선이 됐다. 착륙점의 정확한 좌표는' 177.588 E, 45.457 S' 로 달 뒤 남극-에트켄 분지 중부 폰 카르멘 충돌구 안에 위치해 있다.
창어 4 호는 우리나라 우주사에서 두 번째 달 착륙 임무로 창어 3 호의 착륙 항법과 통제 기술을 충분히 계승했지만, 후자에 비해 창어 4 호의 달 착륙 임무는 훨씬 어려웠다. 이번 임무의 성공은 창어 달 탐사 공사가 전월면 도착 능력을 갖추고 있다는 것을 상징한다. 탐사 수요에 따라 착륙 지역을 임의로 선택할 수 있다는 뜻이다.
창아 3 호와 마찬가지로 창아 4 호의 달달 착륙 과정도 주속감속 세그먼트, 빠른 조정 세그먼트, 접근 세그먼트, 호버링 세그먼트, 장애물 회피 세그먼트, 완속하강 세그먼트, 착륙 버퍼 세그먼트, 총 7 단계로 나뉜다
착륙지 면적이 좁은 착륙 수요를 충족시키기 위해 창어 4 호는 순환월궤도 수정을 두 번 늘려 궤도 제어 잔차를 하나씩 줄여 착륙지 분포 면적을 좁혔다.
착륙 지역이 좁다는 것 외에도, 착륙 항적 아래에는 거의 만 미터에 가까운 지세 높이 격차가 있다. 창어 3 호의 비교적 완만한 하강 궤적을 그대로 사용하면 내비게이션 정보의 점프를 초래할 수 있는데, 이는 착륙선 제어 시스템이 감당할 수 없는 무게가 될 것이며, 이에 대해 창어 4 호는 달달 제어 전략을 수정했다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 착륙명언)
예를 들어 창아 3 호 주 감속 세그먼트의 끝 높이는 3000m, 창아 4 호 주 감속 세그먼트의 끝 높이는 8000m, 주 감속 세그먼트 뒤에는' 빠른 조정 세그먼트' 가 있는데, 이 단계 제어 목적은 착륙선 자세를 수직으로 조정하여' 접근 세그먼트' 를 연결하는 것이다.
결국 창아 4 호는 5635 미터 높이에서 수직으로 아래로 내려가는' 근접 세그먼트' 로 들어갔고, 이때 탐사선의 수평 속도는 0 이었고, 이후 방벽 수요에 따라 비스듬히 또는 가로로 이동했다.
5635 미터의 개념은 무엇입니까? 우리나라 120 급 계단 분계선에 자리잡은 칠련산을 예로 들면, 그 최고봉 단결봉의 고도는 5827 미터 (또는 5808 미터) 이다.
창어 4 호 착륙기 자세가 수직으로 떨어지는 시작 높이는 창어 3 호보다 3 천 미터 더 높았고 착륙기가 월면에서 100 미터 가까이 도착하면 창어 3 호보다 더 긴 시간 동안 호버링을 해야 최종 안전착륙점을 선택할 수 있다.
먼저 고도가 높고 수직으로 착륙한 다음, 이어 장시간 호버링을 하는 두 가지 수요가 결합되면 연료 소비가 더 커진다는 의미다. 이로 인해 주 감속 엔진에 대한 요구가 높아진다.
이를 위해 창어 3 호 달 착륙 임무에서 실제 임무 검사를 거친 7500N 변추력 엔진이 다시 한 번 성능 향상 설계를 진행하며 비충지표를 308 초에서 310 초로 높였다.
"비충" 은 엔진 단위 중량연료로 인한 충동을 의미하며, 큰 연료 이용 효율이 높을수록 연료를 더 절약할 수 있다는 뜻이므로 2 초의 차이만 보지 마라. 그 뒤에는 엔진 성능이 크게 향상되었다. (윌리엄 셰익스피어, 템플린, 엔진, 엔진, 엔진, 엔진, 엔진, 엔진)
이 2 초 추력 성능 향상의 도움으로 달 뒷면의 복잡한 지형 상륙 임무를 수행할 수 있는 입장권을 확보한 뒤 창아 4 호 착륙기는 여전히 연료 절약을 하고 있으며 7500N 변력 엔진의 능력을 더욱 입증했다.
창어 3 호에 비해 창어 4 호 임무는 또 한 가지 현저한 차이가 있다. 후자 착륙구역은 지구 측정역에 보이지 않는 달 뒷면에 위치하고, 전체 착륙과정은 까치교 중계위성의 측정측정에 의존해야 하며, 이 측정은 또 피할 수 없는' 지연' 을 가져왔기 때문에 사람이 착륙과정에 개입할 가능성이 매우 낮아 착륙기 자율통제능력에 대한 요구가 높아지고 있다.
창어 3 호가 달 앞 홍만 동쪽 예선 착륙구에 성공적으로 상륙해 인간 무인탐사선' 블라인드 달' 의 역사를 끝냈는데, 이른바' 블라인드 드롭' 이란 넓은 평평한 지역을 미리 선택해 탄도를 설계한 뒤 단계적으로 내려오는 과정에서 장애물 회피 설계가 없었고, 결국 낙월점에는 보통 많은 수의 작은 충돌구가 분포되어 있다. 자율적인 장애물 회피 기술이 없기 때문에 인간은 과거였다.
아폴로 유인 달 착륙 계획의 원활한 시행의 관건은 우주비행사를 도입한 인위적 통제 전략으로, 안전한 착륙지의 선택은 모두 우주비행사가 판단한 것이다.
예를 들어, 최초의 유인 달 착륙 임무를 수행한 아폴로 11 호, 독수리 달 착륙선은 달면으로부터 불과 수십 미터 떨어진 항로 앞에 직경 180 미터의 충돌 구덩이가 나타났고, 정해진 절차에 따라 착륙한다면, 그들은 이 충돌 구덩이의 크레이터에 부딪힐 것이며, 우주비행사들은 이 상황에 대해 시기적절한 수동 개입을 했다.
창어 4 호는 창어 3 호의 방벽 방안을 물려받았다. 이 방안의 관건은 기계 시각 이념을 바탕으로 한 방벽 제어 시스템으로, 마이크로웨이브 거리 측정/속도계 센서, 레이저 거리 측정 센서, 광학 방벽 카메라, 레이저 3D 영상 센서, 관성 항법 시스템의 도움으로 착륙선의 상태를 결정하고 유도 목표를 생성하여 엔진을 제어하여 추진력 제어를 수행하고 방벽 착륙을 실현하는 것이다.
특히 착륙선이 수직 하향 자세를 취하고 있는' 근접 세그먼트' 는 광학피방카메라를 통해 큰 장애물을 식별해 거친 피복을 하고, 창어 4 호는 4130 미터 높이까지 착륙하는 과정에서 북쪽으로 77 미터 이동하며 직경 약 200 미터의 충돌구덩이를 피하고 1495 미터 높이까지 착륙하는 과정에서 북서쪽으로 44 미터를 이동하는데, 이곳의 충돌구 규모는 앞에서 마주친 충돌과 비교된다
현재 99 미터 높이까지 내려갈 때 호버링 세그먼트로 들어가면, 중요한 장비 부팅 작업인' 레이저 3D 이미징 센서' 가 단시간에 16 개의 레이저 빔을 동시에 발사할 수 있으며, 250 밀리 초 동안 3 차원 이미지를 그리고 나선 검색법에 따라 안전한 착륙 지점을 빠르게 선택할 수 있습니다.
안전착륙점을 선정한 후 창어 4 호가 정방구간으로 들어가자 탐사선은 남서쪽으로 12 미터를 계속 이동하며 직경 25 미터의 충돌구덩이를 통과해 달면으로부터 30 미터에 이르면 탐사선이 완만하게 수직 하강하기 시작했고, 결국 달면 2 ~ 4 미터 높이에서 엔진이 꺼지고 완충착륙장으로 들어갔다. 이때 네 개의 착륙다리가 마지막 착륙에너지를 흡수하여 결국 달에 착륙할 것이다.
창어 4 호가 폰 카르멘 충돌 구덩이 예선 착륙구에 성공적으로 착륙한 지 약 12 시간 후 옥토끼 2 호 달차는 이날 22 시 20 분쯤 착륙선을 떠나 달 표면으로 향했다.
착륙선 감시 카메라 영상 화면 판독을 통해 착륙선 경사로 앞 10 여 미터 떨어진 곳에 직경 29 미터의 충돌 구덩이가 있었는데, 나중에 두 개의 상호 촬영과 방벽 카메라를 통해 이미지를 촬영하여 더 자세히 판독했다. 착륙점 주변에는 창어 4 호에 대한 포위 태세를 형성하는 최대 5 개의 충돌 구덩이가 있었고 착륙선은 충돌 구덩이 가장자리에 거의 착륙한 경사면에 착륙한 것으로, 달 뒤 지형의 복잡성은 이것으로 알 수 있다. (윌리엄 셰익스피어, 윈드서머, 착륙, 착륙, 착륙, 착륙, 착륙, 착륙)
창어 4 호는 인류의 첫 달 뒷면을 대표하는 휘황찬란한 업적 뒤에도 평탄한 길이 아니다. 로켓이 궤도에 진입한 지 얼마 되지 않아 헤아릴 수 없는 위기가 발생했기 때문이다.
3 년 전 장정 3 호 을운송로켓이 창어 4 호를 근지점인 약 205km, 먼 곳인 400,000 킬로미터, 경사각 28.5 의 지월 이동 궤도 이후 약 6 시간 만에 연료 누출 위험이 발생했다. Ye Peijian 학자는 전체 누출 과정이 약 20 초 동안 연료 누출량이 약 20kg 이라고 밝혔다.
연료 누출은 직접적으로 두 가지 문제를 야기하는데, 후속 달 착륙 임무에 사용되는 연료가 충분합니까? 착륙선에는 4 개의 연료 탱크가 있고, 한 개의 연료 누출로 인해 탐사선의 자세가 불안정해지는 것이 더욱 시급한 과제다. (윌리엄 셰익스피어, 착륙선, 착륙선, 착륙선, 착륙선, 착륙선, 착륙선)
창어 4 호 착륙기는 궤도 비행 시간이 짧아 자세 제어를 위한 운동량 바퀴가 구성되어 있지 않기 때문에 자세 제어는 자세 제어 엔진 분사에 전적으로 의존하고 있어 제어 시스템이 탐지기 자세를 지속적으로 수정하는 작업을 할 수 있게 해 더 많은 연료를 소모하게 된다.
어쩌죠? 방법은 항상 문제보다 많다.
첫 번째는 저장함의 한면 공급 솔루션을 통해 자세 제어 문제를 해결한 다음 7500N 가변 추력 엔진을 취소하고 연료 소비를 절약하는 최적화된 트랙을 재설계하는 것입니다. 달 캡처 트랙을 가까운 달 점 100km, 먼 달 점 430km 로 설계한다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 달점 430km, 달점 430km)
여러 개의 연료 절약 작업을 통해 창어 4 호가 낙월 임무를 수행할 때 충분한 연료 비축량을 확보할 수 있게 되었으며, 전체 달 이전과 환월 비행 단계에서는 착륙기 동력이 떨어지는 연료 비축 1 그램도 사용하지 않았다.
낙월 임무를 완수한 후 착륙선에 아직 3 킬로그램의 연료 절약이 남아 있는 것을 발견했다. (어떤 사람들은 이 연료들을 더 많이 내는 것이 디자인이 충분히 정확하지 않다는 것을 증명하지 않는다고 말할까요? 필자는 착륙기 착륙 과정의 무작위 상황이 변화무쌍하다며 중복이 없다면 기동으로 장애물을 피해야 할 때 연료가 없으면 어떻게 합니까? )
우주 탐사에서 가장 중요한 것은 무엇입니까? 국력, 기술, 인재이지만 한 가지 더 중요한 것은' 경험' 이다.
창어 달 탐사 공사를 예로 들자면, 모든 임무는 거의 텅 빈 여행이다. 창어 1 호가 달 우회 공사의 난제를 돌파한 후, 달의 원격 감지를 진행하고 창어 3 호를 위해 일부 달 착륙 제어 기술을 미리 검증한다. 창어 2 호 돌파지 달 직접 이동 기술, 계속 심화 달 원격 탐사 탐사, 이어서 다시 일지라그랑주 L2 시, 이후 인류가 처음으로 투타티스 소행성을 가까이에서 탐측한 뒤, 이어서 심공 다중 거리 노드를 향해 계속 깊은 우주 측량망 기술을 검증했다. 창어 3 호는 인류가 처음으로 스스로 장벽을 피하고 달에 오르는 것을 실현했다. 창어 4 호는 인류의 첫 달 뒷면을 대표한다. 창어 5 호는 인류가 처음으로 자주교합 도킹 방안을 기반으로 한 월면 샘플링 반환 임무를 실현하였다.
바로 이러한 실제 공사 임무의 단련으로 우리나라 우주 왕복선은 더 많은 불가능한 임무에 도전할 수 있는 충분한 준비를 갖추게 되었다. 예를 들어, 톈원 1호 탐사선은 한 번의 발사로 수 억 킬로미터 떨어진 화성을 순회하는 탐사를 실현했는데, 이는 인류가 과거 외천체탐사 임무 중 한 번도 경험해 본 적이 없는 것으로, 이 탐사선은 창어 달 탐사 공사에서 온 대량의 선반 제품과 기술을 계승하고 발전시켰다.
현재, 행성 탐사 공사는 창아 달 탐사 공사의 후속 임무와 함께 진행되며, 소행성 탐사, 화성 샘플링 반환, 목성 탐사, 창어 7 호, 창어 6 호, 창어 8 호 등 이 임무들은 앞으로 10 년 안에 계속 시행될 것이다. 우리는 별바다의 꿈뿐만 아니라 꿈을 실천할 수 있는 충분한 준비도 가지고 있다!
산시 자동차 전문 대학은 어때요