月球|“嫦五”奔月与“姐姐们”有何不同

接连两脚的太空“刹车” , 再次让嫦娥五号进入公众视线 。
北京时间11月29日20时23分 , 嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车” , 飞行轨道从椭圆环月轨道变为近圆形环月轨道 。 此前一天 , 即北京时间11月28日20时58分 , 嫦娥五号探测器完成了第一次近月“刹车”制动 , 进入环月轨道 。
嫦娥五号探测器副总指挥张玉花告诉采访人员 , 近月制动是月球探测器飞行过程中关键的轨道控制之一 。 高速飞行的探测器在靠近月球时实施“刹车”制动 , 目的是使其相对速度低于月球逃逸速度 , 从而被月球引力捕获 。
11月24日4时30分 , 嫦娥五号顺利发射升空 , 当晚即实施第一次中途轨道修正 , 于11月25日完成第二次轨道修正 。
北京航天飞行控制中心专家说 , 此前我国已实现月球正面和背面软着陆和巡视探测 , 对于着陆月面积累了比较丰富的经验 , 但嫦娥五号的奔月之路 , 相比“姐姐们”却有许多新变化 。
像糖葫芦一样飞行
按照飞控专家的说法 , 嫦娥五号的任务目标是月球正面软着陆并采集月壤返回地球 , 因此它的构成与嫦娥三号、嫦娥四号有很大不同 , 由“三姐”“四姐”的着陆器、巡视器的组合 , 变为轨道器、返回器、着陆器、上升器四器串联的构型 , 犹如一串糖葫芦 。 随之而来的 , 是飞行控制工作的诸多挑战 。
北京航天飞行控制中心专家介绍 , 飞行器数量增多和频繁的姿态变化 , 导致轨道器、返回器、上升器、着陆器之间的遥测和数据传输模式明显增加 。 同时 , 探测器的飞行模式存在四器组合体、着陆器上升器组合体等形态 , 任务全程要经历多种飞行姿态和数十次姿态调整 , 都需要精心设计飞控指令计划、测控网工作计划等 。
【月球|“嫦五”奔月与“姐姐们”有何不同】北京航天飞行控制中心专家说 , 要想精准操控好这“一串”飞行器目标 , 在任务准备实施过程中 , 需生成会签大量控制计划及注入数据 。
首次使用3000牛发动机进行近月捕获控制
嫦娥五号最下端是轨道器 , 使用的是由中国航天科技集团六院为其量身打造的新型3000牛发动机 。 当嫦娥五号靠近月球时 , 我国将首次使用3000牛发动机进行近月捕获控制 。
北京航天飞行控制中心专家说 , 为此 , 在11月24日进行的首次中途修正中 , 该中心在修正轨道的同时 , 还兼顾实施了3000牛发动机的点火试喷 。
这一构型为后续飞控任务增加了难度 。 在嫦娥三号、四号任务中 , 使用7500牛发动机落向月球之前 , 飞控团队已在轨道修正中对该发动机进行过试喷 , 掌握了发动机的状态 。 而在嫦娥五号任务中 , 着陆器上的7500牛发动机在中途修正和近月制动中均未使用过 。
“飞控团队对其运行状况无法直接判断 , 将面临更高的应急处置要求 。 ”北京航天飞行控制中心专家说 。
关键“刹车”确保被月球捕获
地月转移轨道就像一条从地球通往月球的高速路 , 而火箭与探测器的分离点就是入口 。 经过一段时间飞行 , 嫦娥五号探测器将到达月球时要从出口驶离高速 , 这时要将速度降下来 , 才能到达环月轨道 。
张玉花说 , 靠近月球时 , 嫦娥五号要减速被月球引力捕获 。 当到达靠近月球轨道的近地点时 , 要点火 , 进入环月轨道 。 近月制动的这一脚“刹车” , 在嫦娥一号的任务中就已掌握 。 不同的是 , 这一次的近月制动对于精度要求更高 。
张玉花说 , 此次嫦娥五号探测器重达8吨 , 使用的却是3000牛的发动机进行近月制动 。 为了解决重量变大但推力较小的问题 , 嫦娥五号任务选择通过两次近月制动 , 完成月球捕获 。
国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇说 , 嫦娥五号从中国文昌航天发射场出发后 , 还将经地月和环月飞行、在月面选定区域着陆等11个飞行阶段 , 经过20余天的在轨飞行 , 最终完成“挖土”工作并返回地球 。
中青报·中青网采访人员 邱晨辉 通讯员 宋星光 来源:中国青年报

    推荐阅读