嫦娥五号探测器完成第一次轨道修正 各系统状态

点击次数:   更新时间:2020-12-05 10:29     作者:沙龙体育

  2020年11月24日4时30分,长征五号遥五运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空,在破晓中划出一道亮丽的金色弧线多秒的飞行,成功将嫦娥五号月球探测器送入地月转移轨道,发射取得圆满成功。

  凌晨,文昌石楼镇的海滩上,人群却越来越多。人们驻足海滩,翘首以盼,紧盯黑夜里亮起白光的发射塔架。终于,嫦娥来了!

  “三二一,点火!”随着文昌发射场内01指挥员一声令下,长征五号遥五运载火箭底部冒出滚滚浓烟,伴随着巨大的轰鸣声,长五火箭腾空而起,直奔苍穹。

  火箭的光芒,将黑夜照得通红,震耳的轰鸣穿过海岸,拍打在隔海注目的人群身上。霎那间,长五带着火光穿过云层,一层又一层,最终在一分钟后,消失在人群的视野和欢呼中,只留下被点亮的天空。

  长五腾飞,向着月球而去。长征五号遥五运载火箭发射升空后,先后实施了助推器分离、整流罩分离、一二级分离以及器箭分离等四次分离。嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成,在经历地月转移、近月制动、环月飞行后,着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离,轨道器携带返回器留轨运行,着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆,按计划开展月面自动采样等后续工作。

  至此,嫦娥五号已迈出了此次探月返回任务的第一步,对于我国探月工程来说,这次任务是“绕落回”三步走的收官之战;对于长征五号系列火箭来说,这也是今年的收官之战。值得一提的是,此次发射堪称本年度最具“分量”的发射。

  嫦娥探月返回任务,也让我国航天事业向下一步载人登月的伟大目标更进了一步。

  中国探月工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》明确的国家科技重大专项标志性工程,是党中央着眼我国社会主义现代化建设全局,为推动航天事业发展、促进科技进步和创新、提高综合国力作出的重大战略决策,自2004年1月立项并正式启动以来,已连续成功实施嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、再入返回飞行试验和嫦娥四号等五次任务。

  嫦娥五号已乘东风去,根据计划,下个月,嫦娥五号将带着月壤重新返回地球。人们祝愿嫦娥启程,人们等待着嫦娥顺利返航。

  嫦娥五号月球探测器重达8.2吨,包括环绕器、着陆器、巡视器,是我国目前发射的最重的探测器,也是今年中国航天发射的最重的载荷。

  值得一提的是,本次任务是由火箭直接将嫦娥五号探测器送入地月转移轨道。探测器在同火箭分离、进入这一轨道后,不需要自身加速,只要沿着地月转移轨道飞行,就可以到达近月点附近。之后探测器再在近月点附近实施制动减速,进入环绕月球的轨道,以进行后续下降、上升、返回等一系列工作。

  “在长征火箭家族中,只有长征五号运载火箭可以将这么重的载荷直接送入地月转移轨道,这是对运载火箭能力的集中检验,也是对中国航天能力的最佳注解。”长征五号火箭第一总指挥、火箭院党委书记李明华表示。

  被称为“胖五”的长征五号火箭是我国目前起飞规模最大、运载能力最强、技术跨度最大的一型运载火箭,采用3型12台全新研制的大推力发动机,主发动机均采用无毒无污染的推进技术,实现液体运载火箭直径由3.35米至5米的跨越。

  “胖五”身高约57米,起飞重量约870吨,是名副其实的“大力士”,它使用“液氧煤油”“液氢液氧”低温组合作为火箭发动机推进剂,起飞时发动机燃烧瞬间产生2000多摄氏度的高温以及1000多吨的推力,相当于十几分钟翻越220多座珠穆朗玛峰的高度。它的地球同步轨道运载能力可达14吨级水平,近地轨道运载能力可达25吨级,运载能力、运载效率等重要性能指标均居世界先进水平。

  此次发射的“分量”还体现在长征五号运载火箭的技术创新上。长征五号运载火箭总设计师李东介绍,由于地月相对位置以及轨道设计等因素的限制,此次发射是一次接近于“零窗口”的发射,发射窗口只有50分钟,一旦在发射窗口时间内不能实施发射,嫦娥五号的奔月计划就会受到影响。

  为了确保火箭准时发射,研制团队采用了变射向、变滑行时间的多轨道奔月发射方案,应用了“窄窗口多轨道”技术——窄窗口多轨道是提高发射概率和发射可靠性的一个重要措施,即使发射前某个时段出现异常,应急处置延迟几分钟,还可以有发射机会。

  本次发射,研制团队针对50分钟的发射窗口,分别设计了5条发射轨道,每条轨道对应10分钟的发射窗口,在发射窗口期内,可根据发射时间通过软件自动选择发射轨道:如果在第一个10分钟内发射就选择第一条轨道,如果在第二个10分钟内发射就自动选择第二条轨道……相当于在50分钟的窗口期中,有5条路可以走。

  前往月球的“地月转移轨道”是一个大椭圆轨道,近地点200公里,远地点41万公里。

  长征五号火箭点火升空后,要飞行2200多秒才能够到达地月转移轨道。为了把嫦娥五号精准送达目的地,它要在太空完成一个高难度动作——长时间滑行。

  滑行,是指火箭主发动机关机后,火箭靠惯性向前飞行。听上去丝毫不费力气,但实际上,长时间滑行对一枚火箭特别是一枚零下200多度的“冰箭”来说,可是个不小的考验。

  “从长征五号火箭二级发动机一次关机到再次点火,中间要间隔最长约935秒。”长征五号火箭总体副主任设计师刘秉介绍,在这一开一关之间,“大火箭”需要完成箭体姿态调整、真空状态下推进剂沉底、低温发动机二次启动前预冷等工作,动作繁多。

  另外,滑行时间越长,火箭在空间辐射影响下的环境变化更加复杂,低温推进剂温度和贮箱承受的压力也在不断的变化,设计人员在研制阶段对大火箭长时间滑行适应性开展了深入细致的研究工作。

  为了确保嫦娥五号发射万无一失,研制人员从立项之初就将长时间滑行作为一大关键技术加以攻克,并在长征五号火箭首飞以及后来的多次飞行中得到了成功验证。

  火箭是交通工具,嫦娥五号探测器则是乘客。这位乘客“体重”很大,为了让它坐得更安全、更舒适,研制人员开展了大量的器箭联合试验和分析,对它们所处的电磁环境、力学环境、机械接口进行了多轮综合优化。

  刘秉介绍,“既要让火箭与探测器的固有频率错开,彼此之间更‘默契’,不产生共振,同时还要让嫦娥五号坐得舒舒服服、稳稳当当。”

  在长征五号火箭上,嫦娥五号的“座椅”是定制的。原来,卫星与火箭之间通常用包带相连,就像一个腰带一样。但嫦娥五号块头太大,以往的包带连接方式最大只能满足2.8米直径的连接要求,而嫦娥五号探测器与火箭的接口直径达到3.1米,传统的包带连接已无法满足嫦娥五号任务的需求。所以,长征五号火箭采用了一种低冲击分离装置。“它既要在飞行过程中连接可靠、安全,让嫦娥五号坐得稳当,又能在器箭分离时降低冲击,让器箭安全舒适地分离。”刘秉说,此外,长征五号火箭整流罩上还专门为探测器设置了15个操作口和透波口,以便于探测器进行操作和传输数据。此次任务火箭整流罩的开口数量和总面积超过了以往发射任务,对整流罩的设计及发射场联合操作提出了更高的要求。

  新华社北京11月24日电 记者从国家航天局获悉,11月24日22时06分,嫦娥五号探测器3000牛发动机工作约2秒钟,顺利完成第一次轨道修正,继续飞向月球。

  此次任务发射入轨精度较高,修正量很小。嫦娥五号探测器在飞行过程中,受多种因素影响,会产生轨道偏差,需要根据地面测定的探测器实际飞行轨道与设计轨道之间的偏差,完成对应的探测器轨道控制,确保探测器始终飞行在适当的轨道上。

  截至第一次轨道修正前,嫦娥五号探测器各系统状态良好,已在轨飞行约17个小时,距离地球约16万公里。

  随着长征五号遥五火箭发射圆满成功,中国探月工程三期所有发射任务全部完成。13年探月征途,共有4型长征火箭因执行嫦娥发射任务。除了本次发射任务使用的长征五号火箭外,此前的嫦娥发射任务均由长征三号甲系列火箭执行,分别为长三甲,以及其改进型号长三乙、长三丙。

  2007年10月24日,由长三甲火箭将嫦娥一号卫星送入预定轨道,拉开了中国人探索月球的大幕。长三甲火箭在充分继承长征三号火箭成熟技术的基础上,突破了以大推力氢氧发动机、动调陀螺四轴平台、冷氦加温增压和氢气能源双摆伺服机构4大关键技术为代表的上百项新技术项目,使得中国运载火箭技术跨上一个新台阶。

  长三乙火箭在长三甲火箭的基础上进行了“上改下捆”,标准地球同步转移轨道发射能力达到5.5吨。其曾经发射了嫦娥三号、四号探测器,还圆满完成了多项国外商业卫星发射,在国际商业发射市场中占据一席之地。

  长三丙火箭此前曾成功发射嫦娥二号、嫦娥五号T1试验器。它由长三乙火箭去掉1、3助推器而来,是中国独一无二的非全对称火箭,它的诞生使我国高轨任务运载能力分布更加合理,也标志着我国突破非全对称火箭设计技术,实现了长三甲系列火箭真正的系列化、组合化。截至目前,长三丙火箭所有发射任务全部获得圆满成功。

  上述三型长三甲系列火箭,都是大型低温液体运载火箭,是长征火箭家族高强密度发射的“主力”,具有“系列化、组合化、模块化”的特点。诞生26年以来,这一系列火箭发射成功率高达97%,在探月工程、北斗导航工程、国际商业发射服务中发挥了重要作用。

  而与它们相比,长征五号系列火箭体积最大、能力最强,准备时间最长,在高密度发射状态下,研制团队采取多发并行的方式,分别在北京、天津、文昌同步开展工作,才保证了嫦娥五号按时从地球出发。

  在“十四五”期间,长五火箭已经确定的发射任务约有10发,均为国家重大航天工程,其中就包括明年将由长五B火箭执行的空间站建设的发射任务。

  嫦娥五号携月壤返回地球后,样品如何储存处理?南方日报记者了解到,中国科学院国家天文台已建成国内首个“月球样品实验室”,为避免月球样品受到地球大气、水等环境污染做好了准备,已具备“地外样品”存储、处理和分析的能力。

  来自月球的样品长期存储和实验室分析与研究工作,属于探月工程五大系统之一的地面应用系统,由中国科学院国家天文台抓总研制。在月球样品返回地球后,地面应用系统将与探测器系统完成月球样品交接,在月球样品实验室完成表取和钻取样品的解封、分样和存储。月球返回样品经初步测试分析、描述和建库后,根据授权进行发布,开展长期的实验室研究。

  由于月球表面的气体压力和成分与地球表面大气存在巨大差异,月球样品一旦与地球大气接触,可能使样品失去原有的特性,降低科研价值。因此,在月球样品的处理和保存过程中避免样品污染,最大限度保持样品的科学研究价值,是中国探月工程重点关注的问题之一。

  南方日报记者了解到,中国空间技术研究院(五院)所属兰州空间技术物理研究所、中国科学院国家天文台研究人员曾发表论文介绍我国探月工程三期中月球样品的处理和保存的方法。

  文章指出,中国月球样品实验室主要由杀菌和消毒实验室、密封封装装置解封和样品初步处理实验室、临时存储和永久保存实验室、科学分析与研究实验室、手套箱高纯氮气供给实验室等组成。

  本次任务中,预选着陆区位于月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近,有望获取最“年轻”的月球返回样品,进而在月球火山活动和演化历史研究等方面取得原创性的科学成果。

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