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成功发射!五个“首次”!

2020年11月24日 22:39 来源:未知 人气: 手机版

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◎ 庞丹 科技日报记者 付毅飞
2020年11月24日4时30分,嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场发射成功。这是我国探月工程“绕、落、回”三步走中,第三步的首次任务。
由中国航天科技集团有限公司研制的嫦娥五号探测器,是迄今为止我国研制最为复杂的航天器系统之一,由轨道器、返回器、着陆器、上升器组成 ,包含15个分系统。在此次任务中,嫦娥五号将经历11个飞行阶段,20余天的在轨飞行过程,采集约2公斤月球样品返回地球。
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇介绍,如果任务取得成功,有望创造我国航天史上的5个“首次”。
戳视频,一起见证发射时刻!科技日报记者 付毅飞 摄
多种方式的月面自动采样
作为此次任务的核心关键之一,月球表面自动采样封装是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。
记者从航天科技集团五院了解到,嫦娥五号将在月面选定区域着陆,使出浑身解数采集月壤,实现我国首次地外天体采样与封装。
五院设计师们采用表钻结合,多点采样的方式,精心设计了两种“挖土”模式:钻取和表取。
效果图。中国航天科技集团八院供图
当着陆上升组合体顺利软着陆在月球表面,嫦娥五号就开始为期2天的月面工作。它随身携带的钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等,将科学分工、精密配合,采取深钻、浅钻、“铲土”、“挖土”、“夹土”等方式,采集约2公斤月壤并进行密封封装。
据五院专家介绍,嫦娥五号任务采样装置为全新研制,技术新、难度大,需要考虑飞行任务以及探测器的测控、光照条件、电源、热控等条件约束;采样期间面临月面高温的工作环境;采样任务时序紧张、机构动作多、不确定因素多。因而采样封装是此次任务的核心环节之一。
月面起飞全靠航天器自力更生
完成月面工作后,嫦娥五号就要踏上归途。从月球回家可不容易,第一步能否迈好至关重要,这要突破我国航天史上另一个首次——月面起飞上升。
嫦娥五号上升器在月面点火起飞,是一个高难度科目。
众所周知,运载火箭在地球起飞有一套完备的发射系统,点火起飞位置经过精确测算,飞行轨道也是一遍遍计算好的。
而月面起飞就不一样了,没有一马平川的发射场,更没有成熟完备的发射塔架,上升器只能站在着陆器身上发射。而月球表面环境复杂,着陆器不一定是平稳状态,很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上,这都会增加起飞的难度。总而言之,整个起飞过程只能依靠航天器自力更生。
效果图。中国航天科技集团八院供图
五院专家介绍,面对倾斜发射的技术难题,需要明确起飞稳定性的各项因素及其耦合的影响,依靠精确的定姿能力完成空中对准以实现精确入轨,必须通过大量地面仿真和试验对起飞上升发动机开展验证。但月面环境的特殊性,低重力、高真空等环境模拟使得地面验证较为困难。
经过一系列技术攻关,五院科研团队成功开展了各项试验验证,建立了一整套环环相扣的系统保证任务,护送嫦娥五号离开月球。
人类首次月球轨道无人交会对接
嫦娥五号上升器从月面起飞后,将飞到月球轨道上。但要它凭借一己之力将月球样品送回地球,却非力所能及。它需要在月球轨道上与轨道器、返回器组合体交会对接,把样品交给返回器,让其完成接下来的旅程。
上世纪70年代,苏联成功实施了三次无人月球采样任务,先后利用月球16号、20号、24号探测器,一共从月球取回300多克样品。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩向科技日报记者介绍,苏联采用探测器从月面起飞直接返回地球的方案。探测器需要携带大量燃料,而携带样品的能力极为有限。

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