萬眾矚目的嫦娥三號任務中，激起人們巨大好奇心的有兩大看點：探測器在月球安全軟著陸，以及釋放出月球車在月球表面進行巡視探測。

    嫦娥三號月球軟著陸是中國航天器首次降落在地球以外的天體，月球車的行走和探測，也是首次遠隔38萬公里的距離在地球遙控完成。

    具體來講，探測器軟著陸月面後，著陸器和月球車分離。此後，將在月面巡視3個月之久的月球車由地面控制，這也就是挑戰的另一個難點“巡視器的遙操作”，要完成月球車月面探測階段的月面地形建立、視覺定位、路徑規劃等遙操作任務。

    這些都給測控通信系統應急處置能力和飛行控制精度帶來了巨大而又前所未有的挑戰，對天地協同互動控制提出了極高的要求。

    計算精度要求高

    飛控環節環環相扣

    空間探測器進行深空航行，必須通過測控通信系統才能和地球聯絡並互動，測控通信系統好比是一根“風箏線”，能精確定位探測器的位置，了解其工作狀態，同時還可以發送指令告訴它要幹什麼。

    和以往嫦娥一號和嫦娥二號任務不同，嫦娥三號在近月制動、15公里降軌、動力下降等過程中，地面的控制都是一次性完成，沒有可逆的機會，也就是説，對每次控制的計算，要非常精確。

    北京航天飛行控制中心專家介紹説，嫦娥三號的奔月、環月、落月和登月等飛控環節是環環相扣的。嫦娥三號探測器從入軌、奔月、近月制動轉移到100公里圓軌道，從100公里圓軌道轉移到15×100公里軌道，再從15公里近月點開始動力下降到月面，每一步控制都要考慮到對後一步控制的影響，為後續環節創造好的條件。比如，在計算嫦娥三號降軌到15×100公里月球軌道控制參數的時候，不僅要滿足變軌後的目標軌道要求，還要滿足4天之後動力下降開始點的經度、緯度、高度和速度的要求以及著陸點的狀況，這對控制策略的計算提出了很高的要求。

    以往，測控系統主要是對航天器進行有規律飛行的控制——知道當前點的位置，就能推到幾天之後在哪，可以把控制計劃精確安排到幾點幾分幾秒。但對月球車在月面工作而言，遙操作完全是另外一種模式。測控系統只能根據實時“看到”的現場情況，再將決策付諸行動，有點像“看一步，走一步”。

    月球車遙操作十分複雜，月球車上的相機先拍攝月球車所處的環境，測控系統再根據月球車實時傳輸的圖像，恢復出三維數字月面地形環境，並進行路徑規劃，對行走和探測路線做出決策和控制。專家説，許多動作都需要依靠地面的精密規劃，月面地形、光照條件、電池用量、月球車溫度都是規劃中需要考慮的因素。

    精細定位難度大

    月球車採用視覺定位

    為實現月球車月面行走和科學探測，測控通信系統進行了技術創新，尤其是在遙操作月球車進行月面巡視和勘察過程中，用到了高精度月面視覺識別、月面巡視動態規劃、視覺定位技術路徑規劃、機械臂運動控制和虛擬現實操作與控制等新技術。

    據專家介紹，遙操作月球車有個特點，對測控系統來説，將首次依靠“視覺”來完成定位工作。以往的探月任務中，測控通信基本上都是靠無線電定位，通過無線電信號來獲取位置信息測量數據。由於這次月球車在月面的最大移動速度也就是每小時幾百米，靠無線電測量無法達到精細定位。月球車離開著陸器多遠，處於什麼環境，主要靠視覺定位技術來確定。也就是利用月球車攜帶的多臺相機拍攝圖像，然後實時傳到地面快速處理，恢復月球車所在的地形環境。地面遙操作人員將依據月球車周邊環境的立體圖像，根據探測目標進行路徑規劃和移動控制，包括抵達目標後規劃遙控機械臂進行探測。大概的過程就是地形建立、視覺定位、路徑規劃和機械臂規劃。

    在地面人員動態規劃月球車到達探測目標的最優路線時，不僅要考慮到路徑長短，還要結合能源消耗、途中障礙、陽光照射等因素綜合考慮，最終要控制月球車安全行走到目標前面，並且展開長達80厘米的機械臂，對目標進行厘米級精度的探測。在遙遠的地月之間，加上幾秒的通信延遲，要實現如此精細的控制，風險和挑戰可説是前所未有。(余建斌　吳月輝)