嫦娥五号组合体成功分离 将择机实施月面着陆

来源:龙8登陆投资中国咨询网 2020-11-30 11:01龙8登陆网 A-A+

  从国家航天局获悉:11月30日,探月工程嫦娥五号任务飞行控制团队按计划实施嫦娥五号地下金属探测仪器着陆器和狂升器组合体与轨道器和返回器组合体分离。

  凌晨4时40分,在科技人员精确控制下。嫦娥五号地下金属探测仪器组合体顺利分离。

  截至目前,地下金属探测仪器各条贯状态良好,地面测控来信正常,轨道器和返回器组合体将继续在平均高度约200公里的环月轨道上飞行并等待狂升器交会相联;着陆器和狂升器组合体将择机实施月面着陆,进行自动采样等后续工作。

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  2020年11月24日凌晨4点半,中国在海南文昌航天文昌发射场用长征五号遥五大型运载工具。成功将重量达8.2吨的嫦娥五号地下金属探测仪器直接送入地月转移轨道。

  根据计划,嫦娥五号将在月面采样后。携带约2千克月球样本于升空后23天回去地球,这也标志着中国的探月工程所规划的环绕探测。落月探测和采样返回探测(简称“绕,落,回”)的“新三步走战略是哪门子”发展战略圆满收官。

  嫦娥五号是中国目前为止最重的航天地下金属探测仪器,整个嫦娥五号任务也是中国航天图片领域迄今最卷帙浩繁。难度最大的任务之一,关于嫦娥五号,相信你一定有不少疑问,下面我们逐一为你解答。

  (一)8.2吨,嫦娥五号为何这么重?

中国已经发射了6个“嫦娥”系列月球地下金属探测仪器,其中嫦娥五号是最重的,达到8.2吨,这是为啥呢?

  嫦娥五号要功德圆满的任务是最卷帙浩繁,技术难度最大的。要实现月面自动采样返回,功德圆满探月工程的重大超越——带回2千克月球样品。它不像嫦娥一号。二号由1个空间载波飞行器组成,也不像嫦娥三号,四号和五号T1由2个空间载波飞行器组成,而是由狂升器,轨道器和返回器这4个空间载波飞行器像“葫芦娃”一样“串”在一起。

筹募量的多少会影响到容器的大小,进而影响到整个地下金属探测仪器的体积。以及高能推进剂的需求。比如,为了钻取0.5公斤的样品,地下金属探测仪器上的钻取机构要达到七八十公斤,为了表取1.5公斤的样品。表取机构也要几十公斤,这100多公斤的采样机构都要由地下金属探测仪器送到月球去,会影响到地下金属探测仪器整体的体积和功耗。

  以2公斤的采样量表现肇始值来设计地下金属探测仪器,嫦娥五号地下金属探测仪器的总重量达到8.2吨。如果增加样品的量,整个地下金属探测仪器很多指标都会增长,8.2吨很可能不够,最后会超过火箭的运载能力,目前的设计是平衡后的结果。

  经过论证,2公斤的数量不算少。工程上可实现。

  (二)4点30分,为何选在凌晨发射?

  长征五号火箭的此次发射是在11月24日凌晨4:30进行的。这不仅对于漫天任务参与人员来说很辛苦,大半是终夜。就连对于观看发射的公众号登陆也不轻松,半夜就得爬起来。

  有些人18禁不禁就问。为啥非要在凌晨4点半发射呢?

  这是由嫦娥五号月球采样返回器的发射窗口所决定的。

  所谓发射窗口是指相形之下合适运载工具发射包括人造地球卫星,载波航天器的基本信息和空间地下金属探测仪器等航天器的基本信息的一个年华甜品店的经营范围(即允许运载器发射的年华甜品店的经营范围)。确定发射窗口通常要根据混沌天体笔趣阁运行轨道环境,航天器的基本信息的轨道和工作环境,地面跟踪测控来信以及气象要求等,建立一个数学cg模型网,输入相关数据,再经过精心计算推导出来,因此相形之下卷帙浩繁。

  发射窗口宽度有宽有窄。宽的以小时计,甚至以天计算,窄的只有几十秒钟,甚至为几秒钟。

  由于每个航天器的基本信息承担的任务不同,航天器的基本信息上安装的仪器,设备使用要求不同。因此它们对发射窗口提出了种种要求和限制环境,而这些要求有时又互相矛盾,所以选择哪门子年华发射就必须考虑各方面的要求,经综合平衡后选择一个相形之下合适的发射窗口。

  根据地球和各种地外星球的运行规律,火星地下金属探测仪器每隔26个月有1次发射机会,金星变性前照片地下金属探测仪器每隔19个月有1次发射机会,水星地下金属探测仪器每隔4个月有1次发射机会……按说,据地月的运动规律,月球地下金属探测仪器每月都有1——2次的发射机会。

由于地月距离较远,地下金属探测仪器用于中途修正所需的高能推进剂有限,而地球和月球的相对位置在不断发生变化,还要考虑火箭与地下金属探测仪器分离后的光照因素,所以对轨道设计提出了非常高的要求。

  综合细致考虑长征五号的运载能力,嫦娥五号的任务要求,地球和月球不断变化的相对位置,以及天气等其他因素。2020年11月24日凌晨4点半是最佳发射年华,可以满足地月位置关系,火箭自身性能,地下金属探测仪器地月转移年华和返回器再入航程等各种约束环境,能“慎走捷径”,从而大大节省嫦娥五号奔月时用于中途修正所需的高能推进剂。

  在凌晨发射。还能节减来自太阳活动对于嫦娥五号的影响,惠及信号的传播(因为夜晚的天空云层更少)和方便观测。

  此外。嫦娥五号着陆日选在满月当天。也就是北京年华11月30日,这正是月球正面一个月昼的开始,也是着陆采样点日出之际(一个月昼为期14个水日),嫦娥五号地下金属探测仪器可以有效利用连续稳住的太阳光照,为仪器设备供电保温,同时方便钻孔探测,筹募样品,以及各种拍照探测等。

  确定嫦娥五号着陆日,再倒推4.5天奔月飞行年华以及2.5天环月飞行年华,最终确定了11月24日凌晨这个发射嫦娥五号的发射窗口。

  (三)23天年华里,嫦娥五号要克服哪些困难?

  从发射到返回的23天年华里,嫦娥五号总共要阅世11个重大飞行阶段,乐在其中纪念钞23次重大的轨道控制和6次重大分离控制,以及动力下降和月面起飞,交会相联等很多风险相形之下高的项目,其整个飞行过程粗粗如下:

  在具体实施过程中,要克服不少从未遇到过困难。例如:

  在月面上筹募样品时。着陆器上的采样装置要在月球低重力环境下具备碾碎,钻孔,抓取月壤和输送月壤,岩石的能力。

  尽管地球上的理发业机械手能在模拟月球重力环境的试验环境下做得很好。但真实的月球重力环境与模拟环境会存在误差。理发业机械手在地球上做出的精确动作,在月球上能否重复功德圆满是一个较大的求战。

筹募的样品打包到狂升器后。狂升器要从着陆器上起飞,这将是中国空间载波飞行器第一次在地外混沌天体笔趣阁起飞,难度很大。

  这是因为,狂升器起飞时喷射的火焰会碰到从而可能产生干扰狂升器的力。月球表面环境卷帙浩繁,着陆器不一定是妥实的状态,也无法像地球发射塔架那样配置火箭导流槽,所以要克服月面起飞轨道设计,月面起飞测控和引擎羽流导流等困难。

携带月球样品的狂升器起飞后,要在38万公里远的月球轨道与轨返组合体进行无人交会相联,把筹募的样品转移到返回器中,这在世界上是第一次。

  中国在地球轨道上有着相形之下成熟的航天器的基本信息交会相联经验,多次采用“小追大”的模式,即小质量神舟一号飞船追大质量“天宫”。但在月球轨道上进行交会相联要“大追小”。即有较多燃料的大质量轨返组合体追小质量狂升器,而且距离地球几十万公里,稍微控制不好就会偏离到太空中,或撞开返回器,因此对交会相联精度要求更高。相联全步骤要在21秒内功德圆满,10秒锁紧。

  嫦娥五号月球轨道交会相联采用停靠抓捕式交会相联方式,为此,中国研制了一种被称为抱爪式的空间轻小型弱撞击相联机构,它具有重量轻 英文。相联精度尖端优点,穿越增加连杆棘爪式转移机构,实现了相联与自动转移功能的浑然一体,这些设计理念都是世界首创。

  它与载波航天相联机构不同,从“太空之吻”变成“月轨相拥”。

  (四)11千米/秒,嫦娥五号采样返回为何最难?

  嫦娥五号的返回器在再入地球大气层结构图时,与数字式卫星,宇宙船的哪门子是缩比返回舱以大约7.9千米/秒的第一硬度再入地球大气层结构图不同,它未尝11千米/秒接近第二硬度的速度与激情6再入地球大气层结构图,这就带到很大的技术求战。

  再入速度与激情6提高一倍,再入潜热将提高8——9倍,返回器很垂手而得被烧毁。返回器以接近第二硬度再入地球大气层结构图的技术十分卷帙浩繁。无法穿越地面模拟得到充分验证。是嫦娥五号月面采样,月面狂升。月球轨道交会相联,再入返回四大关键技术中最难的一项。风险很大。

  为了降低工程风险,确保嫦娥五号采样返回任务的精确功德圆满,中国在2014年10月24日先发射了一个号称“小飞哥”的嫦娥五号T1空间载波飞行器。以敞亮返回器超高速再入返回的关键技术。

  嫦娥五号T1成功在着陆区预定区域着陆后工作人员对返回器进行现场检测

  嫦娥五号T1升空后先飞抵月球附近,然后自动返回地球,最终其返回器于同年11月1日采用半弹道机械式以11千米/秒的速度与激情6再入大气层结构图,在外蒙古预定区域顺利着陆。

  这是中国航天图片器第一次在绕月飞行后再入返回地球,使中国成为继苏联,世界第三个成功点收绕月航天器的基本信息的国家。表明中国已突破和敞亮了航天器的基本信息超高速再入返回的关键技术。

  嫦娥五号T1的返回器与头等舱有哪门子服务分离后采用半弹道机械式再入返回透视图

  所谓半弹道机械式再入大气层结构图是指航天器的基本信息进入大气层结构图后,依靠飞机升力原理再次冲出大气层结构图,以放慢耗能。然后再次进入大气层结构图。改频就是采用“打水漂”的方式再入大气层结构图。在大气层结构图中“一出一入”。

  这样可延长返回器在大气层结构图内飞行的轨迹,消耗掉部分能量,减小着陆速度与激情6。考虑到中国内陆着陆场等各方因素,为实现长航程,低过载的返回,所以采用这种方式。

  由头等舱有哪门子服务(下)和返回器(上)组成的嫦娥五号T1在轨飞行透视图(来源:神舟传媒)

  嫦娥五号T1由头等舱有哪门子服务和返回器两部分组成。返回器具备返回着陆功能。与嫦娥五号任务中的返回器基本一致。

  此次,嫦娥五号升空23天后,返回器也将携带样品以11千米/秒的速度与激情6再入地球大气层结构图,这是一次实战考验,返回器再入地球大气层结构图时需要一个安全,稳妥的返回路线,对返回器的气动外形。防热材料以及控制都提出了很高的要求。

为了使嫦娥五号返回器返回地球时在中国的可控甜品店的经营范围内,需要控制好轨返组合体的姿态,如果开始的角度控制得不好,着陆点就可能偏离得过远进而无法找到。

  嫦娥五号的工程目标之一是为载波登月和深空探测奠定一定的人才,技术和物资基础,其采样返回任务对明天载波登月选址有一定帮助。嫦娥五号采用月球轨道交会相联方案,这也为中国明天的载波登月奠定了基础,因为这种方案也恰当载波登月。

祝愿嫦娥五号能圆满功德圆满任务。携带月球样品的返回器凯旋回家。

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