嫦娥三号探测器
嫦娥三号探测器（英文：Chang'e3）是*嫦娥工程二期中的一个探测器，中国第一个实现月球软着陆的无人登月探测器，也是自1976年37年来人类第一个软着陆月球的探测器。
1、介绍
嫦娥三号探测器
嫦娥三号探测器于2013年12月2日在中国西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭送入太空，当月14日成功软着陆于月球雨海西北部，15日完成着陆器巡视器分离，并陆续开展了“观天、看地、测月”的科学探测和其它预定任务，取得一定成果。2013年12月16日，中国官方宣布嫦娥三号任务获得成功。
嫦娥三号着陆器目前工作状态良好；巡视器在第二次月夜休眠前出现异常不能行走，尚未恢复但依旧存活。
据国家国防科技工业局网站消息，2014年3月14日6时42分，“玉兔号”月球车收到正常遥测信号，成功自主唤醒。着陆器和月球车搭载的载荷重新开机，按计划开展有效探测工作。
2、工作
2014年3月14日6时42分，“玉兔号”月球车收到了正常遥测信号，成功的自主唤醒。此前，嫦娥三号着陆器于2014年3月12日15时21分已实现自主唤醒。进入第四月昼工作期后，着陆器和月球车搭载的载荷重新开机，按计划开展有效探测工作。
在此前三个月昼工作期，着陆器工作正常。着陆器上搭载的有效载荷月基天文望远镜、极紫外相机以及工程载荷月尘测量仪完成了既定的探测任务，获得了大量的科学和工程数据。进入新的月昼工作期后，这些载荷将进行长期的有效探测，以获得更多科学数据和探测成果。着陆器已转入长期管理模式。
自2013年12月14日实现月面软着陆以来，“玉兔号”月球车经历了三个月夜极低温度考验，迎来了第四个月昼。按照工作计划和相关程序，月球车将转入长期管理模式。月球车此前出现的机构控制异常问题仍未排除，有关方面仍在继续进行故障排查工作。月球车其它功能正常，车上的全景相机、测月雷达等四台有效载荷按计划开展了科学探测。在此后的月昼工作期间，月球车搭载的设备将根据需要在地面控制中心的指挥控制下开展后续探测工作。
嫦娥三号着陆器和“玉兔号”月球车在三个月昼工作期间，圆满完成了工程任务，获取了大量工程数据和科学数据，为今后月球探测和科学研究打下了坚实基础。
3、技术突破
嫦娥三号探测器
嫦娥三号探测器总体设计是一项多学科、多专业交叉与综合的系统工程技术,总体设计能力的高低直接影响到航天器整体的性能和质量。总体设计过程的核心在于综合,综合的关键在于建模。基于嫦娥一号、二号的探测结果,针对任务面临的新环境,自主建立了月球引力场模型、月球表面温度场分布模型、月表地形地貌模型、月壤物理特性模型、月尘模型、月表电磁波传输模型、发动机羽流与月面相互作用模型,并集成当今数字应用、计算机、智能控制、信息通讯等技术,构建了针对多任务目标、多探测方式和全任务周期的月球探测任务系统仿真设计分析和支持平台,在设计阶段开展仿真验证,在任务实施前进行飞行过程预示,在实施后对飞行数据进行分析,为保证方案的正确性和执行过程无差错提供了高效手段。
复杂航天任务的地面试验技术
嫦娥三号探测器与典型的航天器相比,具有较强的特殊性,在嫦娥三号研制过程中,结合不同研制阶段的目标,利用不同阶段的产品,在大系统级、系统级、分系统级、单机级等不同的层次,系统地规划了地面验证试验的项目和方案,为后续行星表面的软着陆和巡视探测任务的地面验证试验工作奠定了技术基础。其中,不仅包含了常规航天器必做的试验项目,更重要的是结合任务目标及环境特点开展了大量的专项试验。同时采用低重力模拟、月面反射特性模拟、月壤模拟制备、二维快速随动、光学和激光的高精度测量等技术,构建了着陆悬停试验场、巡视器内场和外场等试验设施,有力保证了地面验证试验的完整性和有效性。在开展充分的地面验证试验的过程中,丰富和发展了航天器地面试验验证技术与方法,主要表现在:(1)多种低重力模拟方法；(2)工程模拟月壤的制备与整备；(3)光照模拟方法；(4)精密定位定姿方法；(5)低温试验温区拓展；(6)月尘环境方法。
软着陆的自主制导、导航和控制技术
GNC系统在方案设计和技术设计方面均突破了较多技术难点。软着陆过程的导航、制导、避障和姿态控制等方面大量控制方法和策略均为国内首次应用,同时实现了微波测距测速敏感器、激光测距敏感器和激光三维成像敏感器等一系列新型敏感器的工程应用。为后续地外天体的软着陆任务奠定了基础,带动了激光和微波测量技术的发展。
复杂推进系统设计和变推力发动机技术
通过采用系统流阻匹配技术、防晃防旋技术、系统减压调节技术,解决了系统并联均衡排放、液体防晃、大流量变工况下系统稳定工作等一系列推进系统设计难题；自主研制出我国第一台航天器用高比冲高控制精度的变推力发动机,利用针栓式流量调节装置分别对氧路、燃路和冷却路的流量进行精确控制,实现推力连续可变(1500～7500N),推力控制精度达到6。25N,其突破的大变比流量调节、自适应调节喷注器、大直径薄壁喷管旋压等技术对我国液体火箭发动机及相关技术的发展起到了很大的带动作用。
软着陆着陆缓冲技术
采用了“悬臂式”的构型设计、压紧释放与展开锁定装置与辅助缓冲器的集成设计等创新设计方案,解决了着陆缓冲、着陆稳定性和利于巡视器释放等多方面的问题；研制新型常温超塑性材料,该材料的延伸率超过70%,解决了拉伸吸能缓冲难题,推动了材料科学的发展。
月面移动技术
通过月面环境条件下的地面力学建模分析,首次提出巡视器运动性能的技术评价体系,从承载能力、动力性能、转向能力、通过能力、稳定性、技术成熟度等方面对巡视器的移动性能进行了综合评价。在移动系统设计方面,提出了多种移动创新形态,并结合月面环境行驶需求进行优化。车轮优化设计方面,根据地面力学的相关理论,构建了轮土动力学模型,并通过试验比较了各种车轮形态的性能及月面适应性,结合巡视器的行驶性能如动力性、通过性和稳定性等分析结果,确定了车轮的形态。
月面生存技术
针对月夜长时间无阳光照射而引起的探测器低温生存问题,嫦娥三号探测器首次采取了重力辅助两相流体回路,引入同位素热能解决月夜生存难题,着陆器还应用了可变热导热管,丰富了航天器热控制的硬件产品。两相流体回路建模过程中,采取了数学仿真分析、无因次相似分析、根据实验数据进行数学模型修正等技术手段,准确刻画了在不同倾斜角度、g/6低重力、不同热源功率条件下的两相流体传热能力,并通过了试验验证。同时创新设计了基于光照的自主唤醒方案,首次实现了我国航天器在轨长期休眠和自主唤醒的工作模式。
自主导航与遥操作控制技术
首次采用立体视觉技术实现月面未知环境的三维恢复与重建,提出了多种适应月面地形特征的启发式路径搜索算法,完成路径规划；提出了基于立体视觉的局部自主避障算法,完成巡视器自主局部路径规划,提高了探测器适应月面复杂地形的能力。巡视器在松软的月表环境下运动,存在严重的滑移、滑转,为此研究了协调车轮驱动、转向的协调运动控制算法,优化驱动效率,实现了能量优化控制。考虑巡视器的环境复杂性,以及热控、能源、探测目标等复杂的优化约束条件,构建了巡视器任务规划体系结构,通过3个层次的规划(任务规划、周期规划、导航规划),确保巡视器在月面高效、安全工作。在月面复杂的自然环境下,巡视器的定位较地面无人自主车辆、移动机器人等的定位具有更大的难度,开发了基于车载视觉系统的图像匹配定位、基于里程计的航位推算法、路标特征匹配法等定位方法,实现了巡视器精确的定位。以上技术的交叉融合也是嫦娥三号探测器的主要突破点。