<p> 在过去的九天里,嫦娥奔月 </p> <p> 穿越银河系,梦想无边(科技自立,梦想深空) </p>

人民网-人民日报
2022-06-28 11:53
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在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器模拟图。  新华社记者 金立旺摄  长征五号遥五运载火箭发射。  本报记者 雷 声摄  霞光下的远望3号船。  亓 创摄  经历23天的旅程,12月1

嫦娥五号探测器落月后在北京航天控制中心拍摄的模拟图。

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在过去的九天里,嫦娥奔月
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穿越银河系,梦想无边(科技自立,梦想深空)

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新华社记者金照片

长征五号远程五号运载火箭发射升空。

本报记者雷生照片

阳光下的王源三号船。

颜闯照片

经过23天的行程,12月17日凌晨1时59分,探月工程嫦娥五号返回者成功降落在内蒙古四子王旗预定区域,标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。

国家航天局的专家说,嫦娥五号探测器在中国航天史上取得了许多重大突破,如首次月球表面采样、月球表面起飞、月球轨道交会对接和带样品返回,为中国月球探测工程的三步发展计划带来了成功的结论。同时,嫦娥五号任务作为我国复杂性最高、技术跨度最大的航天系统工程,成功实现了多项技术创新,突破了一系列关键技术,对于我国提升航天技术水平、完善探月工程体系、开展月球科学研究、组织后续月球和星际探测任务具有重要意义。

怎么回家

为了克服高速和高温,“太空漂浮”返回

嫦娥五号在发射、登月、取样包装、月球起飞、月球轨道交会对接、升运器与轨道器和返回器分离后,开始准备返回地球。

12月12-16日,在轨道器和返回器组合完成两次月度转移和两次轨道修正后,返回器与轨道器分离,于12月17日返回地球。

12月17日凌晨1点,北京航天控制中心通过地面监测站向嫦娥五号轨道飞行器和返回舱组件注入高精度导航参数。之后轨道器和返回舱正常解锁,在南大西洋海平面5000km左右高度分离,轨道器按计划完成规避机动。

凌晨1点33分,“嫦娥五号”返回舱在离地120公里左右的高度以接近第二宇宙速度的高速进入地球大气层,实施了第一次气动减速。下降到预定高度后,返回者跳出大气层,到达最高点后开始下滑。之后,返回者重新进入大气并进行二次气动减速。这是嫦娥五号采用的全新再入方式,即——半弹道跳跃再入返回,俗称“太空飞行”。

为什么要用这种方式?

据航天专家介绍,返回舱携带月球土壤从月球飞向地球时,飞行速度约为每秒11.2公里,而从近地轨道返回的航天器通常具有每秒7.9公里的第一宇宙速度。不要低估每秒3公里的差距。飞船从几百公里高的低地球轨道返回与从38万公里外的月球返回是不同的。一旦速度过高,返程者就撞向地球,后果不堪设想,必须让返程者减速。此外,高速进入大气层时,摩擦会产生剧烈的高温,热量的快速增加也会给航天器的返回带来很大的挑战。

怎么降速?经过反复研究,根据我国航天器的实际情况,研究人员决定利用地球大气层的天然屏障,通过空气摩擦产生的阻力达到减速的目的,提出了“太空浪费水”的方案。

除了速度,返程者还要克服高温的影响。"再入速度加倍,再入热将增加8-9倍."中国航天科技集团公司嫦娥五号探测器结构子系统总设计师董说。一旦温度这么高,后果不堪设想。

如何防热抗烧蚀成为技术团队必须攻克的难题。总设计部的防热结构设计团队为返程者设计了一件“防热服”。根据热环境、空间环境和月球轨道返回重量的要求,提出耐烧蚀性和耐热性的具体要求和指标

当它下降到离地10公里左右的高度时,返航者打开降落伞完成最后的减速并保持姿态稳定,然后在预定区域平稳降落。这套动作简直完美。

落地后怎么找

为了实现客舱着陆,对多个演习进行了优化

嫦娥五号返回舱降落后,负责搜寻回收任务的测控回收系统技术人员及时发现目标,有序开展回收工作。

在北京航天控制中心大厅,无数双眼睛盯着大屏幕。随着返回舱的成功着陆,直升机和搜索车上的工作人员迅速行动。在红外显示画面中,他们倒映在夜色中,追逐着嫦娥五号的身影。内蒙古,半夜大雪封路。虽然北京飞行控制大厅的人听不到搜索队成员的声音,但他们和往常一样紧张。时光流逝。“找到了吗?”这种问题不断被提起,10分钟,20分钟,最后,“老鹰报告,直升机目视返航着陆……”

现在是隆冬时节,在严寒和大雪的条件下进行夜间搜索,返回者目标体积小,返回方式特殊,给搜索和回收工作带来很多困难。与载人飞船相比,嫦娥五号返回舱的尺寸只有飞船返回舱的1/7左右,但其着陆面积是载人飞船的16倍。这样的小目标,晚上在冰雪中更难找到。

为此,负责搜索任务的中国酒泉卫星发射中心搜索回收分队组织了几次接近实战的训练演练。鉴于此次任务带来的新特点和挑战,他们不断完善计划,优化搜索力量的分配。酒泉卫星发射中心研究员、五号任务着陆场指挥部成员、技术组组长严汉成表示,搜索人员在技术上采取了很多措施,比如处理雷达测量数据,并将其发送到直升机和搜索车辆上。引导直升机和搜索车辆接近返回者,并在直升机和搜索车辆上安装高处功率的探照灯,协助搜索人员快速发现目标等。

  据介绍,为了确保直升机能够在目标区域安全降落,地面搜索车辆能够顺利抵达,前期,搜索回收分队结合冰雪夜间环境进行了近30次的着陆区地形勘察。累计标注通信铁塔100余座,测风塔30余座,牧民点2800余处,对回收区内的沟壑、断崖以及一些小湖泊进行了标记,这一切都是为了迎接嫦娥五号顺利回家。

  “任务当天,我们接到北京通报的归零飞行后,不到30分钟就发现返回器。这体现出我们落点预报快速准确,达到了舱落人到的标准。”搜索回收分队队员郭志超说:“发现返回器那一刻,心情无比激动。”

  解封之后怎么用

  将进行科研科普,与世界科学家共享

  按计划,回收后的嫦娥五号返回器在完成必要的地面处理工作后,将空运至北京开舱,取出样品容器及搭载物。国家航天局将择机举行交接仪式,正式向地面应用系统移交月球样品,我国首次地外天体样品储存、分析和研究相关工作也将随之启动。

  国家航天局探月与航天工程中心副主任、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇介绍,拿到月球样品后,首先要做的是解封工作,这是由于样品容器是在真空状态下进行封装的,进入地球之后要在地球的环境下操作。解封之后要对样品进行分样,进行基本特性、物理化学特性测试。然后要进行样品登记,给每一份样品建立档案。

  对于月球样品的用途,国家航天局副局长吴艳华表示,中国是第三个从月球采样回来的国家。月球样品主要包括3类用途,最主要的目的是为了进行科学研究;还有一部分样品将入藏国家博物馆向公众展示,进行科普教育;第三类会依据国际合作公约和多边双边合作协议,发布月球样品和数据管理办法,与有关国家和世界的科学家共享。

  对于月球样品的科研用途,中国科学院国家天文台研究员、探月工程三期副总设计师李春来介绍,对于采回的月球样品会妥善存储,包括异地灾备存储考虑。“绝大部分样品会用于科学研究,我们会在实验室进行长期的、系统的对月球样品的研究工作,包括结构构造、物理特性、化学成分、同位素组成、矿物特点和地质演化方面,希望能够深化我们对月球的起源、演化方面的认识。”

  《 人民日报 》( 2020年12月18日 06 版)


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