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    嫦娥五號將實(shí)現(xiàn)的“四個首次”

    2020-12-18 12:08:08鄭恩紅龐丹
    太空探索 2020年12期
    關(guān)鍵詞:宇宙速度月面月壤

    文/ 鄭恩紅 龐丹

    ▲ 嫦娥五號探測器

    “5、4、3、2、1,點(diǎn) 火!”11月24日凌晨,我國探月三期工程收官好戲震撼開幕,本次任務(wù)的“四個首次”引發(fā)了高度關(guān)注。

    第一,首次在月球上“挖土”并打包。作為此次任務(wù)的核心關(guān)鍵之一,月球采樣封裝是嫦娥五號任務(wù)中最引人注目的一個環(huán)節(jié)。在月面工作約2天時間內(nèi),嫦五探測器將使出渾身解數(shù)采集月壤,實(shí)現(xiàn)我國首次月面自動采樣。

    設(shè)計師們精心設(shè)計了兩種“挖土”模式:鉆取和表取。嫦五探測器隨身攜帶的鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級封裝裝置和密封封裝裝置等“神器”,將采取深鉆、淺鉆等各種方式,采集約2公斤月壤并進(jìn)行密封封裝,經(jīng)月面起飛、月球軌道交會對接、月地轉(zhuǎn)移和再入回收等過程將月球樣品安全送至地球。

    第二,首次月面起飛上升。當(dāng)嫦五探測器完成月面工作后,就要開始為順利“回家”做準(zhǔn)備,月面起飛上升是第一步。事實(shí)上,這相當(dāng)困難。

    眾所周知,火箭在地球上起飛有一套完備的發(fā)射塔架系統(tǒng),起飛位置和飛行軌道都經(jīng)過了精心測算。而月面起飛恰好相反,它沒有成熟完備的發(fā)射塔架。雖然著陸器就相當(dāng)于上升器的發(fā)射塔架,但月球表面環(huán)境復(fù)雜,著陸器不一定處于平穩(wěn)狀態(tài),這就給起飛帶來了很大的難度。

    為了確保上升器能夠順利起飛上升,航天科技集團(tuán)中國空間技術(shù)研究院嫦娥五號研制團(tuán)隊進(jìn)行了大量的試驗(yàn),并建立了一整套環(huán)環(huán)相扣的系統(tǒng),為嫦五探測器“回家”保駕護(hù)航。

    第三,首次實(shí)現(xiàn)月球軌道交會對接。嫦五探測器在月面起飛上升后,僅僅依靠上升器并不能返回地球,它需要飛到月球軌道上,在這里與軌返組合體交會對接,把采集到的月壤轉(zhuǎn)移到返回器。

    在中國的太空探索歷程中,近地軌道交會對接技術(shù)已經(jīng)不斷成熟,但在38萬公里外的月球軌道進(jìn)行無人交會對接是國內(nèi)首次,也是人類航天史上的首次。

    據(jù)了解,人類此前3次無人月球采樣任務(wù),由于無法掌握月球軌道無人交會對接技術(shù),采用的都是月面起飛直接返回地球的方案。設(shè)計師們?yōu)殒衔逄綔y器精心設(shè)計了交會、對接、組合體運(yùn)行等一系列關(guān)鍵動作,讓嫦五探測器實(shí)現(xiàn)完美對接。

    第四,首次帶月壤高速再入返回地球。當(dāng)返回器帶著月壤從38萬公里遠(yuǎn)的月球向地球飛來時,其飛行速度是接近每秒11公里的第二宇宙速度,而一般從近地軌道返回的航天器速度大多為每秒8公里的第一宇宙速度。

    事實(shí)上,航天器從數(shù)百公里高的近地軌道返回和從38萬公里遠(yuǎn)的月球返回迥然不同。一旦速度過猛,返回器一頭撞向地球,后果不堪設(shè)想,因此必須讓其減速飛行。

    為此,設(shè)計師創(chuàng)新性地提出了半彈道跳躍式再入返回技術(shù)方案,就像在太空“打水漂”一樣。整個再入返回過程就是讓返回器先是高速進(jìn)入大氣層,再借助大氣層提供的升力躍出大氣層,然后再以第一宇宙速度進(jìn)入大氣層,返回地面,整個過程環(huán)環(huán)相扣,最終確保嫦娥五號安全順利“回家”?!?/p>

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