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2021年01月18日 星期一

嫦娥五號發射三大看點

來源:科技日報 2020-11-25 15:09:55 記者:左秋紅 本報記者 付毅飛

11月24日4時30分,我國在文昌航天發射場用長征五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器。郭文彬攝

1看點

“窄窗口多軌道”奔月發射方案

2看點

在太空完成長時間滑行高難度動作

3看點

為嫦娥五號定製“專屬座椅”

11月24日,長征五號遙五運載火箭託舉嫦娥五號月球探測器呼嘯升空。

這是中國航天科技集團一院第6次執行探月工程發射任務。不同的是,此前任務均由長征三號甲系列火箭完成,而此次發射的嫦娥五號探測器重達8.2噸,是嫦娥四號的2倍有餘,因此要由我國目前運載能力最大的“胖五”發射,將其直接送入近地點約200公里、遠地點約41萬公里的地月轉移軌道。

記者從一院瞭解到,此次發射凸顯三大看點。

奔月軌道15選1

奔月之旅,路途遙遠,“胖五”為了讓“嫦娥”省點兒力氣,可以説貼心至極。

常規任務中,為火箭設計一條軌道就行了。但此次任務對火箭發射概率和發射窗口提出了更高要求,為克服颱風過境影響、提升故障適應性,設計團隊精心優化設計了“窄窗口多軌道”奔月發射方案。

據一院長征五號火箭總體副主任設計師劉秉介紹,與近地軌道任務相比,探月任務的軌道設計更加複雜。由於地月距離較遠,探測器用於中途修正所需的推進劑有限,而地球和月球的相對位置在不斷髮生變化,還要考慮火箭與探測器分離後的光照因素,這對軌道設計提出了非常高的要求。為了讓嫦娥五號節省推進劑,在研製階段,火箭團隊開展了精細化的“窄窗口多軌道”關鍵技術驗證攻關,可以在連續3天內,每天有50分鐘的窗口,每10分鐘一條軌道,共規劃15條軌道,每條軌道均可以將探測器準確送達目的地。這樣,嫦娥五號踏上奔月旅程後,可以減少軌道偏差的修正次數,既能節省燃料,也能更快地到達月球。

這項技術,在今年7月長征五號遙四運載火箭發射天問一號火星探測器時,已經得到成功驗證。因此,本次任務雖然要求較高,“胖五”照樣應對自如。

“胖五”挑戰高難度動作

此次任務中,“胖五”共計飛行了2200餘秒。其間,它在太空完成了一個高難度動作——長時間滑行。

滑行,是指火箭主發動機關機後,火箭靠慣性向前飛行。聽上去絲毫不費力氣,但實際上,長時間滑行對一枚火箭特別是一枚零下200多攝氏度的“冰箭”來説,可是不小的考驗。

劉秉説,長征五號火箭二級發動機一次關機到再次點火,間隔約935秒。在這一開一關之間,“胖五”要完成箭體姿態調整、真空狀態下推進劑沉底、低温發動機二次啓動前預冷等工作,動作非常多。另外,滑行時間長,火箭在空間輻射影響下的環境變化更加複雜,低温推進劑温度和貯箱承受的壓力也在不斷變化。

在長征五號火箭立項之初,研製人員就將長時間滑行作為一大關鍵技術,對其長時間滑行適應性開展了深入細緻的研究,並在長征五號火箭數次飛行中進行了驗證。

“嫦娥”坐得更舒適

嫦娥五號塊頭大、體重大、結構複雜。為了讓它“坐”得更安全、更舒適,研製人員下了不少功夫。

他們開展了大量的器箭聯合試驗和分析,對探測器和火箭所處的電磁環境、力學環境、機械接口進行了多輪綜合優化,讓它們的固有頻率錯開,避免彼此之間產生共振。

在“胖五”身上,還為嫦娥五號定製了“座椅”。劉秉説,通常衞星與火箭之間用包帶相連,但最多隻能滿足2.8米直徑的連接要求,而嫦娥五號塊頭太大,與火箭的接口直徑達到3.1米,包帶連接方式無法滿足任務要求。因此長征五號火箭上採用了一種低衝擊分離裝置,既在飛行過程中連接得安全可靠,又能在器箭分離時降低衝擊。

此外,長征五號火箭整流罩上還專門為嫦娥五號設置了15個操作口和透波口,以便進行操作和傳輸數據。據介紹,此次任務火箭整流罩的開口數量和總面積超過了以往發射任務,對整流罩的設計及發射場聯合操作提出了更高要求。

責任編輯:黎駿馳

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