庞之浩

两大设备

嫦娥三号由着陆探测器（简称着陆器）和巡视探测器（简称巡视器，俗称月球车）组成，因此发射嫦娥三号实际上是发射了两个月球探测器。两器分离前，巡视器由着陆器搭载；分离后，它们成为两个独立的探测器，各自展开月面探测工作。

着陆器

着陆器携带了4种科学探测仪器：地形地貌相机用于获取着陆区的光学成像；降落相机用于在着陆器动力下降过程中，在2000米至4米各个高度获取着陆区域的光学成像；极紫外相机用于在月昼期间对地球周围的等离子体层进行极紫外成像探测；月基光学望远镜用于在月昼期间进行月基光学天文观测。

巡视器

玉兔号月球车携带了4种科学探测仪器：全景相机用于着陆区与巡视区月表光学成像；测月雷达用于直接探测30米内月壤结构和测量月面以下100～200米深处的浅层月壳结构；红外成像光谱仪用于巡视区月表红外光谱分析和成像探测任务；粒子激发X射线谱仪用于巡视区月表物质主量元素含量的现场分析等。

七大创新

首次实现我国航天器在地外天体软着陆。目前，世界上仅有美国、苏联成功实施了13次无人月球表面软着陆，中国是第3个实施月球软着陆的国家。嫦娥三号探测器经过主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段等6个阶段的减速，实现从距月面15千米高度安全下降至月球表面。

首次实现我国航天器在地外天体巡视探测。中国是第2个实施无人月球巡视探测的国家。月球车与着陆器完成解锁、释放、分离、下降到月面、驶离，整个过程每个动作环环相扣，任何一个动作都影响任务成败。

首次研制建设一系列高水平特种试验设施，创新形成了一系列先进试验方法。

首次研制我国大型深空站，初步建成覆盖行星际的深空测控通信网。我国通过探月工程的实施，新建了18米、35米、65米、66米（亚洲最大）天线，实现了高精度、快速测定轨道和月面定位目标。

首次实现对月面探测器的遥操作。玉兔号月球车遥操作采用自主加地面控制相结合的方式，根据获取的环境参数，在地面完成任务规划，而月球车自主完成局部规划、避障并具备安全监测、应急保护的能力。

首次在我国航天器上采用放射性同位素热源和两相流体回路技术，实现探测器在极端温度环境下的月面生存。

首次在月面开展多种形式的科学探测。嫦娥三号搭载了8台科学载荷，用以完成3项科学探测任务，并创3个第一：其中的月基光学望远镜开创了国际首次在月面开展天文研究的新领域；极紫外相机首次实现国际在月面对地球等离子体层进行极紫外成像；测月雷达可在国际首次建立集形貌、成分、结构于一体的综合性观测剖面，建立起月球区域综合演化动力学模型。

三大挑战

为了完成嫦娥三号的任务，需要攻克多项关键技术，且技术难度大、实施风险高。完成嫦娥三号任务最大的难关是着陆关和月夜生存关，另外还有巡视关。

嫦娥三号最大的风险是软着陆这个环节。因为月球是真空环境，软着陆时不能使用降落伞，所以嫦娥三号只能是一边降落，一边用反推发动机把速度降下来。又由于月球表面凹凸不平，因此为了避开大石头和大坑，在着月过程中要寻找着陆点。在嫦娥三号降落距月面约100米时，它会像直升机一样悬停一会儿，以智能方式选择一块比较平的地方，飞到着陆点高空再降下来，最后一直靠反推发动机慢慢下降。由于在落月过程中需要嫦娥三号的发动机推力变化很大，传统发动机无法达到所需的能力，所以专门研制了1500～7500牛的变推力发动机，它是目前国内航天器中最大的。当降到离月面4米高度时，要关闭发动机，以免扬起月尘，污染相机镜头或影响其他设备工作。之后，嫦娥三号自由下降，最后依靠着陆器的4个支架腿缓冲落在月面上。嫦娥三号的着陆地点在月球虹湾区，主要是因为那里具备地形平坦、能源充足、通信畅通和轨控有效等特点。

嫦娥三号安全落月后面临的最大难关，就是如何经受住月球昼夜极端温差的考验而“存活”下来。月球的一天相当于地球的28天，而且一半（14天）是阳光普照的白天，一半（14天）是寒冷的黑夜。其白天温度可达150℃，而夜间温度则会降到-180℃，所以月夜长时间低温对嫦娥三号是一个严峻的考验。为了解决这一难题，嫦娥三号首次采用了同位素热源以及导热流体回路、隔热组件、散热面设计、电加热器、低重力环境下机构的重复展开与收拢技术、月尘环境下机构的润滑与密封技术等，以确保探测器系统顺利度过月夜。这相当于给探测器盖被子、生炉子、开空调。

同时，巡视关也不好过，因为月球表面的土壤非常松软，而且崎岖不平，石块、陨石坑遍布。对此，玉兔号在总体设计之初，就选取了6轮式、摇臂悬架方案，并经特殊设计和有关地面移动性能试验、内外场试验等，解决了月面移动的难题。

漫游月球

玉兔号是我国最高水平的智能“机器人”，可以自主导航，自主选择探测路线，自主上下坡，规避撞击坑和大型障碍物体。它采用6个空心弹性筛网轮子（可减轻重量，防止沾带月尘和扬尘），其高1.5米左右的“脖子”上装有360°全景相机。在自主视觉导航系统的配合下，玉兔号可观察前方3米以内地貌，然后通过计算建立三维立体地图，判断和规划行进路径。如果遇到较大的坡、石块或坑时，它可以避让并绕开走，实现未知环境的自主安全避障和自主导航。玉兔号活动范围为5平方千米，具有 20°爬坡、20厘米越障能力，移动速度可以达到200米/时。它在巡视过程中得到的数据可直接传回地球或先传给着陆器，再由着陆器传给地球。遇到超过20°的斜坡、高于20厘米的石块或直径大于2米的撞击坑，玉兔号能够自主判断安全避让。

根据科学探测的需要，以上过程循环往复。依靠先进的设备，玉兔号能够对巡视区月表进行三维光学成像，对月表进行红外光谱分析，开展月壤厚度和结构的科学探测，对月表物质主要元素进行现场分析等等。它传回来的数据，将帮助我们更加准确、更加直接地了解那个神秘美丽的月球。

嫦娥工程三次任务为什么要使用不同型号的火箭

长征三号甲系列火箭包括长征三号甲、长征三号乙和长征三号丙。长征三号甲可将2.6吨有效载荷送入地球同步转移轨道。长征三号乙芯级与长征三号甲基本相同，但在第1级箭体上并联捆绑了4个液体助推器，而且第2级加长，可将5.5吨有效载荷送入地球同步转移轨道。长征三号丙是在长征三号甲火箭的基础上捆绑有2个液体助推器，其地球同步转移轨道运载能力介于长征三号甲和长征三号乙之间，为3.8吨。质量2350千克的嫦娥一号是用推力最小的长征三号甲发射的，质量2480千克的嫦娥二号是用推力较大的长征三号丙发射的，质量3780千克的嫦娥三号是用推力最大的长征三号乙发射的。endprint