首先是戰略層次的任務規劃:依據全景相機拍攝30米內圖像,任務支持中心跟地面應用系統的科學家協商,科學家提出他們想去圖中哪些點,巡視器團隊從工程角度上判斷哪些點不能去,然后把科學家感興趣的探測目標串起來,形成軌跡。
其次是戰役層次的周期規劃:對這些點進行相對定位,將30米的軌跡分割成約7米一段。
最后是戰術層次的導航規劃:利用導航相機將要走的約7米路段進行拍攝,規劃出行駛路線。剩下的,就交給數字仿真系統去驗證。
當然,無論是月球車一號還是玉兔號,都有一段無法回避的斷線期。一旦月球車進入休眠,其與地面的聯系也隨之中斷。
蘇醒與否,部分取決于月塵這顆定時炸彈。
嫦娥三號巡視器綜合測試指揮權爽告訴記者,帶靜電的月塵,一旦被玉兔車吸附,很難清除,由此可能引發很多故障,如機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。
蘇聯的月球車2號就吃過這方面的虧。1973年1月,開到一個撞擊坑后,疏松的月壤使月球車2號輪子空轉,騰起的浮土覆蓋了其太陽能電池板和散熱器,導致月球車2號供電驟減、車內過熱,犧牲在月面。
極端溫度是月球車不得不面對的挑戰。吳偉仁說,玉兔車向著太陽這邊的3個輪子,照射的溫度最高達100多攝氏度,另3個被遮住的輪子,已是零下10多攝氏度,一米多一點的間距,溫差卻極大,而這早已在玉兔車設計時考慮到了,縱使“冰火二重天”,玉兔也能安然無恙。
“嫦娥”、 “玉兔”集成了代表當今世界科技水平的新技術
嫦娥三號任務宣布成功次日,吳偉仁告訴中國青年報記者:“嫦娥三號,我們是按照最好的結果去努力,也做了最壞的準備,整個過程光故障預案就做了200多個,但到現在一個都沒有用上。”
這和整個科技發展不無關系。值得一提的是,中國空間技術研究院任務支持中心在嫦娥三號任務中首次采用的數字仿真系統,可以實現預測,而這是美蘇探月行動中所不具備的。
吳克告訴記者,這是中國航天史首次實現伴飛功能,其能把月面的遙測數據和系統數據結合起來,預示車在月面走有沒有風險。比如,遙測數據顯示,巡視器某設備溫度升高,地面仿真系統溫度也跟著升高,“仿真系統伴飛功能有預示能力,它預測到隨著溫度越來越高,設備有崩潰的風險,就能提前讓巡視器不干后面的事。”
“我們憑什么有信心?”吳克說,就是因為所有規劃出來的指令,都在仿真系統走了一遍,把正確的概率又提高了。假使沒有這個程序,只能通過人員判斷,那就存在人員誤判漏判的風險。
此外,圍繞探月的技術發展還有,微小型化技術的發展、自主控制和智能技術的提高、新型傳感器技術的問世,等等。
2013年12月14日,嫦娥三號在動力下降段成功避開了一個大坑,這個大坑位于著陸點東北方17米處,直徑20米、深達2~3米。在吳偉仁看來,這得歸功于激光測距技術等實現的自主避障功能。