近50颗西安心 助嫦娥四号奔月
12月8日2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器。新华社发
地球“鹊桥”中继星着陆器巡视器东方IC供图
本报讯(记者关颖)12月8日2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了月球探测的新旅程。嫦娥四号探测器后续将经历地月转移、近月制动、环月飞行，最终实现人类首次月球背面软着陆，而此次助推嫦娥四号飞天登月的是近50颗“西安心”。
火箭发动机被形象地称为火箭的“心脏”。作为中国航天液体动力国家队，航天六院此次为长征三号乙运载火箭提供了全部动力系统：一级使用8台推力为75吨的常规发动机，其中芯级4台、助推4台；二级采用1台相同推力的常规发动机，并配4台游动发动机；三级使用两台8吨推力的氢氧发动机。此外，还为嫦娥四号着陆器推进分系统配置了全部动力，包括1台7500N变推力发动机和近30台小推力的姿控发动机。这也是航天六院研制的系列动力，第五次为嫦娥卫星提供全部火箭发动机和空间推进系统。
强大精准的动力，成为“嫦娥”奔月可靠的保障。这些“西安心”有的力如千钧，助推嫦娥四号探测器脱离宇宙速度，向着遥远的奔月轨道飞去；有的身轻如燕，在接近月球表面时实施精准悬停、制动，让嫦娥四号探测器在登上月球背面的每一步都将稳妥可靠，万无一失。
在完成长征三号乙运载火箭发动机和7500N发动机生产工艺过程中，航天六院从人员资格、零组件生产过程、配套产品优选确认、装配过程控制、对外接口质量、量化控制、外购外协产品质量控制等方面提出了质量控制要求。参照以往探月工程和载人航天用发动机的优选确认要求，六院对此次任务中的长征三号乙运载火箭发动机配套的57种共65项零组件产品按要求进行优选确认。组合件、总装配套过程中，除特别指明的优选确认的零、部、组件外，其余参与配套的产品也选择性能好、无超差质疑内容的产品。
发动机装配中的严苛要求，是保证发动机质量的关键。如果把发动机比作“心脏”，一根根导管无疑就是输送“养分”的血管。能为嫦娥四号“服务”，所有的导管至少要通过“三检五审”。发动机总装导管安装尺寸按设计要求值的80%严加控制，发动机对外接口数据全面量化，导管内腔100%经过专业人员用内窥镜检查多余物。发动机出厂前的气密性检查试验，采用氦质谱检漏和皂泡法同时进行，但在皂泡法检查时延长检查每一个部位时间，特别是以往容易出现问题的地方，均观察30秒以上。
在对一二级及助推发动机钎焊身部焊缝X光拍片“透视”探伤检测中，由常规胶片检测改为数字化实时成像检测，这是最大的一项技术改进。改变了以往底片影像变形大、黑度不均匀、工艺繁杂、不可调节的弊端，减少了评定难度，故障排除更为稳妥有效。
这些繁琐的检查工序，仅仅是航天六院质量管理的“冰山一角”，也正是因为有了这些“严”到极致的质量管理措施，才能使助推嫦娥四号飞天登月的近50台火箭发动机，能够在任务执行中应对飞天登月过程中的“千变万化”。
航天科技集团
五院西安分院
提供测控天线
和落月雷达等
亮点
测控天线、数传子系统、着陆器CPU模块……
嫦娥四号这些都是西安造
位于西安的航天科技集团五院西安分院为嫦娥四号探测器提供了测控天线、数传子系统、测距测速敏感器（也称落月雷达）等重要产品设备。
低速率传输
保证及时收到通信信息
由于要降落在月球背面，地面的科研人员没办法看到嫦娥四号，也不能直接与其通信，只能通过嫦娥四号中继星“鹊桥”进行交流。嫦娥四号在落月之前，将绕着月球轨道飞行近30天。其间，嫦娥四号将开启携带的数传子系统，与“鹊桥”进行信息传输链路的对接。
嫦娥四号数传子系统是嫦娥三号探测器数传子系统升级版。处于月球背面的嫦娥四号要与地面通信，必须先通过数传子系统将信息传给“鹊桥”，再由“鹊桥”将信息传回地面，这不仅会造成信息传输的延迟，还会对信息可传输量造成影响。为了适应远距离的太空环境信息传输要求，嫦娥四号探测器的传输子系统有四种传输速率，其中包含了1.4kbps的低速传输，同时，1.4kbps的低速传输也是此次任务中用得最多的传输速率。
航天科技集团五院西安分院嫦娥四号数传子系统主任设计师李福说：“根据能量守恒定律，嫦娥四号将信息传送给‘鹊桥’的能量是一定的，这个信息传送将穿越7.8万公里的空间距离，如果携带的信息过多，那么信息将无法顺利传到中继星上。”
李福说：“研制高速率的数传就像要把自行车骑得飞快一样，是比较难的事，而1.4kbps低速率的传输好比慢骑自行车，不仅要慢，还要保持平衡。”为了实现低速率的传输，设计师们经过了数次的方案论证、试验，最终才成功地为嫦娥四号特制了一套数传子系统。
测速测距敏感器
助嫦娥四号自主导航“落月”路
能否安全着陆月球背面是嫦娥四号关键任务之一。航天科技集团五院西安分院将嫦娥三号探测器的测距测速敏感器进行了升级和优化，使得嫦娥四号具备了安全着陆月球背面的技能。
此次嫦娥四号的主着陆区为月球背面靠近南极一个叫冯·卡门撞击坑的地方。在绕月飞行阶段，地面会向嫦娥四号探测器注入落月相关的信息和参数，提前告诉怎么落月、什么时候落月等。在落月过程中，地面的科研人员只能通过“鹊桥”与嫦娥四号进行交流，中间就产生了60秒左右的时间差，而整个落月过程仅有600秒左右，落月速度又十分快，如果通过地面人工干预的方式让嫦娥四号安全落月，那么等地面指令发送过去，嫦娥四号的状态已经跟指令发出时完全不同了。西安分院为嫦娥四号研制的测距测速敏感器通过把握速度和距离的信息，可以使其自主导航轻盈落月。测距测速敏感器类似于我们日常生活中汽车的行车雷达和倒车雷达，将极大方便嫦娥四号控制身姿顺利“泊车”。
航天科技集团
九院771所
提供着陆器系统
管理单元CPU模块等
嫦娥四号顺利奔月，西安制造为其提供了强劲助力。
CPU模块：
卫星着陆器的“指挥员”
此次嫦娥四号奔月，位于西安的中国航天科技集团九院771所为其提供了包括着陆器系统管理单元CPU模块、箭载计算机等共计72个品种3614只电路产品。卫星数管分系统负责卫星平台的数据分发与管理，实现地面站与各载荷设备的信息交互，相当于卫星平台的信息管家。嫦娥四号着陆器数管分系统中，占据重要地位的系统管理单元，可实现星地通信、飞行过程中各设备的健康监测和任务执行管理、月球车的释放、月表探测任务的试行等重要功能。
系统管理单元的核心部件CPU模块是系统管理单元的“大脑”。它是系统管理单元的控制源头，负责控制各部分模块，使其正常运转。此外，CPU模块与遥控单元、有效载荷等系统部件进行数据交互，对着陆器执行程控指令、在轨维护、太阳翼机构控制、科学数据的信息进行管理和处理。
CPU模块也是着陆器与巡视器通信的桥梁。月球车（巡视器）发送的科学探测数据通过通信链路传送至着陆器，进行重要数据的星地备份传输，保证科学数据真实可靠地传送回来。该模块还能够与月夜温度采集设备进行通信。当天亮后，着陆器执行月球车（巡视器）的“叫醒”任务，控制着陆器自身的有效载荷与月球车一起进行月球表面科学数据的采集和处理。
箭载计算机：
火箭最智慧的“大脑”
箭载计算机被称为火箭最智慧的“大脑”。箭载计算机能够有条不紊地完成箭体参数录取、飞行轨道计算、飞行轨迹误差修正以及控制指令的输出等多项控制任务，指挥长三乙火箭顺利将嫦娥四号发射升空。
从2006年首飞到今天，项目组攻克了多项技术难题，实现了全新的单机内部硬件三冗余系统架构，是我国运载系列的第一个三模冗余箭载计算机。同时，该型箭载计算机也是我国运载系列第一个同时配套两型火箭的箭载计算机、第一个达到6级成熟度的箭载计算机。
记者关颖
释疑
五问
嫦娥四号
1发射时间为何选择夜里
在我国探月工程中，嫦娥四号探测器与嫦娥三号一样，都选择了在凌晨发射，这是由于它们都要在月球着陆，和月球交会的时间和落月的时间都是受到约束的。
要想让嫦娥四号顺利地与月球交会，就要在特定的时间将其发射出去，这一特定的时间就叫做“窗口期”。由于考虑地球和月球之间相互运动的关系，嫦娥四号的发射“窗口期”定在了12月8日和12月9日之间。
西昌卫星发射中心副总工程师庄轲介绍，发射时间主要基于探月轨道的特殊性设计的。从地球上往月球轨道飞，一年只有一个窗口期。
2嫦娥四号的“座驾”有何特别
此次成功发射嫦娥四号月球探测器的长征三号乙运载火箭（简称长三乙火箭），是我国长三甲系列火箭家族的一员，它也是用于发射月球探测器的专属“座驾”。
长三甲系列运载火箭是由长征三号甲、长征三号乙、长征三号丙三种大型低温液体运载火箭组成，是我国长征系列运载火箭高强密度发射的主力军。从2007年到2018年，长三甲系列火箭先后将嫦娥一号到嫦娥四号四型月球探测器以及一型“再入返回飞行器”送入预定轨道，发射成功率百分之百。
嫦娥四号任务火箭设计入轨精度相比嫦娥三号提高了30%以上。
3着陆月球背面难度有多大
要探索月球背面，选择合适的着陆点很重要。我国在进行首次月球软着陆任务，也就是嫦娥三号任务之前，不仅获取了高分辨率的全月图，还对预选的着陆区“虹湾”进行了高精度的成像。而此次嫦娥四号的着陆区不仅没有精确的成像作为参考，同时地形要比“虹湾”更加复杂。崎岖的地势不仅不利于寻找合适的着陆地点，地势忽高忽低也会影响探测器对距月面高度和相对速度的判断，这对着陆过程的影响更加致命。为此，探测器在导航控制上进行了特殊设计。
4嫦娥四号与嫦娥三号有哪些不同
嫦娥四号与嫦娥三号在科学任务、工程目标、着陆环境和通信方式等有五大不同。嫦娥四号任务均要在月球背面完成，包括开展月球背面低频射电天文观测与研究；开展月球背面巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构探测与研究；试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。此外，嫦娥四号任务开展了4项科学载荷方面的国际合作，搭载了3项由国内高校研制的科学技术试验项目。
工程目标方面，嫦娥四号任务锁定两个国际首次：一是研制发射月球中继通信卫星，实现国际首次地月拉格朗日L2点的测控及中继通信；二是研制发射月球着陆器和巡视器，实现国际首次月球背面软着陆和巡视探测。
5对未来深空探测有何意义
除了基本的科学任务，嫦娥四号任务本身也是我国多项深空探测技术的一次“大考”，为未来探索更加遥远的星体探路。
在嫦娥四号任务中，将首次测量月夜期间月壤的温度。这种方式对未来探索距离太阳较远、难以利用太阳能的行星探测任务有着重要的借鉴意义。
据《法制晚报》
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