广告

嫦娥五号探测器成功落月,从飞行试验线路需面对那些困难和重要任务环节

时间:2020-12-02 10:11:17 阅读:
嫦娥五号登陆月球到探测器成功落月取得月壤,对于我们中国来说,无疑是一件重大事件,也是定能载入史册的大事。实现“可上九天揽月”的壮举。可喜可贺!但同时我们应该看
广告

嫦娥五号登陆月球到探测器成功落月取得月壤,对于我们中国来说,无疑是一件重大事件,也是定能载入史册的大事。实现“可上九天揽月”的壮举。可喜可贺!但同时我们应该看到这只是探索宇宙奥秘的第一步,比起美国、俄罗斯等国家,航天事业还有更多的事情等着我们一代又一代取做。

 

嫦娥五号已落月,欧美排队寻求合作!中国航天年度大戏,即将收官嫦娥五号返回速度为第二宇宙速度,不是因为它离去的速度是第二宇宙速度。 嫦娥5号在进入月球环月轨道时,已经经过多次刹车减速为环月轨道速度了。而返回时受地球引力的作用,返回器处于一直加速飞行状态。 抵达地球时,速度加速为第二宇宙速度。

嫦娥5号是对未来的一次突破,整个探月计划可以归纳为,发射升空后,嫦娥五号探测器着陆器和上升器组合体落月,然后嫦娥五号进行为期2天左右的样本采集工作,最后通过上升器返回太空,通过停留在月球轨道上的轨道器和返回器组一起变轨回到地球轨道,最后,带着那充满希望的2千克月球土壤实现回到地球的壮举。

中国航天局传来重大利好消息,经过一周的在轨运行准备,嫦娥5号月球探测器于昨日(12月1日)23点,成功在月球正面预选区着陆,并向地面控制中心传回图像证明其工作状态正常。嫦娥5号登月探测是中国迈入载人登月的关键一步,此次成功着陆预示着中国对如何登陆月球表面已经拥有了足够的技术储备,嫦娥5号的技术目标是从月球表面,采集2千克土壤样本,并最终将样品送回地球,现在着陆月球表示整个计划已经顺利走完了一多半,并已经成功渡过了登月这个关键节点。

 

中国嫦娥五号半弹道式返回

半弹道返回方式的过载人体能够承受。如果再加一句话,半弹道式方式还可以降低再入过程中的热流密度,也就是降温。但这一点没有第一条那么重要。

我们都知道第一宇宙速度是7.9公里/秒。这个速度对于环地飞行的航天器来说基本够用了。但是对于要摆脱地球引力访问月球、火星等地外天体来说就差出一截了,此时的速度就必须增加到第二宇宙速度约11.2公里/秒。如此一来,这些执行地外考察任务的航天器返回时的动能就是同等重量环地航天器的2倍!如此高的动能,在同样的大气层再入路径下就意味着要承受2倍的冲击力甚至更高。对于无人航天器还好说,对于载人航天器就必须考虑里面的航天员能否承受了。然而很遗憾,人体无法承受这样的巨大过载:例如苏联1968年9月发射的探测器-5是人类首颗绕飞月球并成功返回地球的航天器,采用了简单的弹道式再入,再入过载高达16g。

前述的“luna”月球探测器的过载更是高达50g!而人体能承受的最大过载也就9-10g。那么,能不能先减速到第一宇宙速度呢?理论上没问题,但实际呢:如果一个15吨的航天器从月球返回,在地球附近将其减速到第一宇宙速度经计算需要消耗燃料100吨。这显然已经超出了任何国家的经济承受能力。

 

嫦娥五号探测器着陆月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北

探测器进行快速姿态调整,逐渐接近月表。此后进行障碍自动检测,选定着陆点后,开始避障下降和缓速垂直下降,平稳着陆于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区。着陆过程中,着陆器配置的降落相机拍摄了着陆区域影像图。

成功着陆后,着陆器在地面控制下,进行了太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作。中国国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠评价:“这次落月过程非常完美,一切都是按程序来进行,今天落的精度也是在我们的设计范围之内,整个落月过程,从整个设计来讲,基本上也是继承了嫦娥三号、嫦娥四号落月经验,并且在这个基础上,进行了一些优化,应该说落的精度更高。”

嫦娥五号对于着陆点的位置精度和平整度方面的高要求是空前的

嫦娥五号探测器将采用无人交会对接的方式从月球取回两公斤月壤。嫦娥系列探测器及火星探测器总指挥、总设计师顾问,中国航天科技集团五院技术顾问叶培建说:“月球采样别人是干过的,但中国人干的是很有中国元素的,它的元素就在于我们这一次采样既有表取又有钻取,而且数量很大。因为全世界有阿波罗的宇航员拿回来的东西很多,但无人是很少的,我们这次可以采两公斤是相当多的。第二个是到目前为止,我们所有航天器里面技术这是最复杂的一个,为我们将来载人登月做了很好的技术准备,全部过程是一样的,只不过一个有人一个没有人。所以我觉得这一步如果最后完全能够成功,给我们的‘三步走’真正画了个圆满句号。”

嫦娥五号任务的落月和近月制动一样,都是只有一次机会,必须一次成功,因此,和嫦娥三号、嫦娥四号相比,难度系数分毫不减。同时,由于涉及采样后上升器的月面起飞,所以,嫦娥五号落月过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。

相较于嫦娥三号、嫦娥四号,嫦娥五号对于着陆点的位置精度和平整度方面的高要求是空前的,需要一个着陆区域内无太高凸起、无太深凹坑,坡度要符合任务要求。中国国家航天局探月与航天工程中心三期部副部长王琼介绍,这一次,嫦娥五号着陆于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区,这个地区是此前从未有人到达以及探测过的地点。王琼说:“吕姆克山脉以北的区域在我们选定的预选着陆区里边,它是一个比较大的范围,它包住了一部分吕姆克山区域,但是最终我们选定的着陆点是在吕姆克山的偏东偏北位置,那一块综合考虑了地形的平坦度,包括着陆的可行度,还有科学的价值等,多个方面进行权衡选择这么一个地方,那块是平原。”

虽然嫦娥五号探测器的落月地点是充分权衡了科学价值和着陆风险的结果,但是,落月过程就是边飞行边找寻落点,在15分钟内完成,约600公里外的全程自主跳伞。

进一步突破月面“软着陆”控制技术,确保精确测距,精准控制

“刹车指令员”是中国航天科工集团有限公司研制的γ关机敏感器。先于探月任务,该团队研制的γ高度控制装置已经在神舟飞船任务中成功应用,通过让返回舱“软着陆”保障宇航员的人身安全。γ射线具备受外部环境干扰小的特点,正是由于γ射线“最强”精度的特点,这种利用γ射线测高的机制被应用到了对精度、可靠性要求最高的载人航天和探月任务中。

专家介绍,月面环境复杂、特殊,从测“地”到测“月”,要进一步突破月面“软着陆”控制技术,确保精确测距,精准控制。当嫦娥五号从环月飞行转到月面着陆工作阶段时,通过开启发动机控制自身向月球缓慢下降,随着落月过程的开始,置于嫦娥五号底部的γ关机敏感器便实时测量嫦娥五号与月面的距离。当γ关机敏感器探测到距月面不到5米高度时,发出关机指令关闭轨控和姿控发动机。这个关机指令的发出,是实现“嫦娥落月”的关键动作,这一瞬间,决定着“落月”任务的成败。随着发动机反推力的撤离,探测器减速慢行“软着陆”,嫦娥姿态优美地“翩然”落月。

来源:央广新闻、光明网、公众号asiavikin、

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了