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進(jìn)入21世紀(jì)以來人類總共進(jìn)行了6次登月任務(wù)嘗試，只有中國成功,，而且成功不止一次,，是三戰(zhàn)三捷，分別是嫦娥三號(hào),、嫦娥四號(hào),、嫦娥五號(hào)，這三次登月任務(wù)每一次都刷新了人類紀(jì)錄,。 嫦娥五號(hào)是中國首次月球采樣返回任務(wù),，成功獲取了1731克月壤樣本，此次任務(wù)也是人造探測(cè)器首次實(shí)現(xiàn)地外天體軌道的無人交會(huì)對(duì)接,。  嫦娥五號(hào)月球軌道無人交會(huì)對(duì)接 嫦娥四號(hào)則是代表人類首次成功登陸月球背面,，它所攜帶的玉兔二號(hào)已經(jīng)成為人類部署月面開展巡視探測(cè)時(shí)間最長的月球車，并且仍在不斷刷新這一紀(jì)錄,。 玉兔二號(hào)月球車 嫦娥三號(hào)堪稱是勞模中的勞模,，它是我國首個(gè)月球登陸探測(cè)任務(wù)，登月至今已經(jīng)有將近十年時(shí)間,，其仍有一臺(tái)科學(xué)載荷處于正常工作狀態(tài)。這臺(tái)載荷就是嫦娥三號(hào)著陸器配置的“月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡”。 從嫦娥三號(hào)兩器互拍的圖像中我們可以清晰辨別月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的安裝位置： 紅框處便是月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的蓋板（嫦娥三號(hào)著陸器） 月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡由一塊平面反射鏡與一個(gè)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)組成,，通過平面反射鏡的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)星空的大范圍觀測(cè),。 月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖 月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是人類架設(shè)在月球的天文望遠(yuǎn)鏡，工作在近紫外波段,，可充分利用月球沒有大氣干擾,，以及月球自轉(zhuǎn)緩慢的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行巡天觀測(cè)。目前國家天文臺(tái)每天可以通過這臺(tái)月基望遠(yuǎn)鏡獲取5000多幅星圖,，這臺(tái)載荷在歷經(jīng)近十年的服役期后仍能達(dá)到甚至超出設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,。 月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) 月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的平面反射鏡 為什么嫦娥三號(hào)的月基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡能工作這么長時(shí)間？著陸地外天體的探測(cè)器,，其正常作業(yè)離不開兩個(gè)要素,，就是溫度與電力。 首先要滿足溫度指標(biāo),，一方面科學(xué)探測(cè)載荷有自己設(shè)定的作業(yè)溫度,，溫度太低會(huì)被凍壞，另一方面探測(cè)器的蓄電池也需要適宜的溫度,，否則也會(huì)被凍壞,。溫度達(dá)標(biāo)，太陽能電池才能為蓄電池及探測(cè)載荷正常供電,，有了電,，設(shè)備才能運(yùn)轉(zhuǎn)，探測(cè)數(shù)據(jù)才能通過天線回傳地球,。 為了滿足溫度指標(biāo),，嫦娥三號(hào)任務(wù)的著陸器與月球車均配置有同位素核熱源（RHU），可以為探測(cè)器提供一個(gè)相對(duì)的恒溫環(huán)境,，這樣一來即便是月夜低溫也凍不壞,。 嫦娥三號(hào)著陸器配置的同位素核熱源（藍(lán)框標(biāo)記處） 為滿足嫦娥三號(hào)探測(cè)器的月夜生存需求，當(dāng)年我們從俄羅斯進(jìn)口了6枚钚-238 RHU（3枚12W,、1枚8W,、2枚4W），其中1枚8W RHU單獨(dú)為極紫外相機(jī)供熱,，該相機(jī)安裝在著陸器艙外,，這枚RHU同位素核熱源與相機(jī)鏡頭保護(hù)蓋實(shí)現(xiàn)了一體化設(shè)計(jì)，月晝期間打開保護(hù)蓋,，同位素核熱源遠(yuǎn)離相機(jī),，這樣可以保證相機(jī)在月晝期間工作在較低溫度，進(jìn)入月夜前,，關(guān)閉保護(hù)蓋,，同位素核熱源直接為相機(jī)系統(tǒng)供熱保溫,，設(shè)計(jì)非常精妙。 玉兔號(hào)月球車的同位素核熱源（紅框標(biāo)記處） 嫦娥四號(hào)探測(cè)器也配置了多枚同位素核熱源,，所不同的是嫦娥四號(hào)著陸器首次配置了基于進(jìn)口同位素核熱源自主研制的同位素電源（RTG）,，可以為月夜測(cè)溫裝置供電，使得我們可以獲取月夜期間精確的溫度數(shù)據(jù),。 嫦娥四號(hào)著陸器配置的同位素核熱源 放射性同位素在衰變時(shí)會(huì)發(fā)射高速帶電粒子,，當(dāng)它與物質(zhì)相互作用時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能被吸收或阻止時(shí)就會(huì)產(chǎn)生熱能，而钚-238的半衰期長達(dá)87.7年,，因此即便嫦娥三號(hào)登月近十年還能工作,。 同位素電源則是要在同位素核熱源基礎(chǔ)上加裝換能裝置，嫦娥四號(hào)的同位素電源是高安全高可靠,，且無運(yùn)動(dòng)部件的溫差發(fā)電器,。 事實(shí)上早在上世紀(jì)七十年代初期我們就已經(jīng)成功研制钚-210同位素電源，并準(zhǔn)備應(yīng)用在第一顆人造地球衛(wèi)星上,，后來由于任務(wù)變動(dòng)才轉(zhuǎn)為地面試驗(yàn),。如果當(dāng)年沿著這條自力更生的道路持續(xù)發(fā)展下去，相信現(xiàn)在也會(huì)有更大的成就,。 玉兔二號(hào)月球車配置的同位素核熱源 當(dāng)年的钚-210同位素電源的電功率是1.4W,，半個(gè)世紀(jì)后嫦娥四號(hào)钚-238同位素電源的電功率約2W，也是有所進(jìn)步?，F(xiàn)如今隨著我國核電站裝機(jī)數(shù)量的不斷增加,，也為后續(xù)持續(xù)發(fā)展钚-238同位素電源提供了物質(zhì)條件。 嫦娥三號(hào)任務(wù)之于人類空間探測(cè)有兩大進(jìn)步： 首先是結(jié)束了人造探測(cè)器盲降月球的歷史,，在嫦娥三號(hào)之前的所有登月探測(cè)器都是沿著設(shè)計(jì)彈道一頭扎下去,，不具備末段避障能力。阿波羅登月計(jì)劃之所以能夠保持高成功率,，主要得益于宇航員的末段避障介入,。 嫦娥三號(hào)著陸器基于機(jī)器視覺導(dǎo)航理念配置降落相機(jī)、微波測(cè)距測(cè)速敏感器,、激光測(cè)距敏感器,、激光三維成像敏感器一系列敏感器，具備障礙規(guī)避功能,，尤其是在7500N變推力發(fā)動(dòng)機(jī)幫助下可以在距離月面百米高度進(jìn)行懸停,，懸停過程中利用激光三維成像敏感器快速掃描著陸區(qū)域，進(jìn)而選定安全著陸點(diǎn),。  嫦娥三號(hào)登月懸停段成像 懸停段激光三維成像敏感器作業(yè)效果示意圖 激光三維成像敏感器 后續(xù)的嫦娥四號(hào),、嫦娥五號(hào)之所以可以連續(xù)成功登月也得益于此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。 嫦娥三號(hào)的另一大進(jìn)步就是長壽命,，著陸器與月球車均實(shí)現(xiàn)了超期服役,，其中著陸器設(shè)計(jì)壽命是一年,，截至目前著陸器仍具備月夜休眠月晝喚醒能力，還有載荷可以工作,，實(shí)際壽命已是設(shè)計(jì)壽命的將近十倍,。 如前文所述核熱源對(duì)于長期服役的重要性，但這只是必要條件之一,，卻不是唯一的必要條件，比如單獨(dú)配置核熱源的著陸器極紫外相機(jī)目前就已經(jīng)停機(jī),，長周期服役還考驗(yàn)國產(chǎn)元器件的可靠性,，以及熱控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)水平。 嫦娥三號(hào)著陸器 也正是得益于嫦娥三號(hào)出色的壽命表現(xiàn),，接下來我們將在嫦娥七號(hào)這項(xiàng)高價(jià)值探測(cè)任務(wù)中實(shí)現(xiàn)更長時(shí)間的設(shè)計(jì)壽命,。 嫦娥七號(hào)是由軌道器、著陸器,、月球車,、飛躍探測(cè)器、中繼衛(wèi)星組成的多器聯(lián)合的月球探測(cè)器,，其中軌道器設(shè)計(jì)壽命8年,、著陸器設(shè)計(jì)壽命8年、月球車設(shè)計(jì)壽命8年,、中繼衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命更是長達(dá)十年,。 設(shè)計(jì)壽命通常都是取一個(gè)保守值，實(shí)際壽命則通常遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)壽命,，因此嫦娥七號(hào)有更加出色的實(shí)際壽命表現(xiàn)也是可以預(yù)期的,。 多器聯(lián)合的嫦娥七號(hào)任務(wù) 嫦娥七號(hào)在超長待機(jī)過程中也會(huì)經(jīng)歷月夜，這表明該探測(cè)器的著陸器,、月球車也有安裝同位素核熱源的需求,，該探測(cè)器將于2026年發(fā)射，而目前各方仍沒有進(jìn)口同位素核熱源的消息,。 以嫦娥三號(hào)任務(wù)為例,，該探測(cè)器是在發(fā)射前4年就完成了同位素核熱源的進(jìn)口事宜。因此可以推測(cè),，在嫦娥七號(hào)任務(wù)中我們將大量應(yīng)用完全國產(chǎn)化的同位素核熱源,，乃至更大發(fā)電功率的同位素溫差核電源。
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