5月5日发射卫星「宇宙神5发射气象卫星和再入技术演示任务」( 六 )


嫦娥5号任务是我国复杂程度第一、风险最大的天体无人探测任务 。嫦娥1号与嫦娥2号实际上只是卫星 , 嫦娥3号与嫦娥4号只有一个着陆器与一个轨道飞行器 。5号总重量8200公斤,创造了中国航天探测器之最 。在结构上,嫦娥5号月球探测器也复杂得多,涉及多次分解、重新对接、变轨、加减速、大气层再入返回等操作 。
嫦娥5号的整个任务过程 , 被划分为多达11个阶段,可谓令人眼花缭乱 。它需要两次发射,由长征5号从地面发射,此后上升器要从与月面发射 。两次着陆,着陆器在月面着陆,返回器在地球着陆 。两次封装,在月面和月球轨道各封装一次 。
而且有一次在月球轨道的交会对接,上升器对接返回器、轨道器,交接样本 。
上述环节都有着很大的技术挑战,例如上升器从月球起飞时,没有预先准备的发射设备和环境控制能力,完全依靠航天器自身能力自主完成,而且必须考虑月球轨道交会对接的需求,难度很大 。在38 万公里外的月球和轨道上,由于无线电信号延迟的关系,要求无人探测器高度自主 。
专家们指出 , 这一极度复杂的任务全过程,最值得关注的是以往很少涉及的月面采样、月面发射、月球轨道交会对接、高速再入返回地球,它们都是新颖而关键的技术环节 。预计任务全程达23天,期间要克服的困难非常多 。
因此,嫦娥5号还是我国未来的月球探测工作的新起点,对未来进行载人登月以及深空探测,积累必不可少的技术、人力和硬件基础 , 是中国航天大突破的重要一步 。
四、中国、全世界第一次月球轨道无人交会对接
过往,美苏返回的月球探测飞行器要么进行有人控制的月球轨道对接,要么采用无人探测器整体返回方式 。这次嫦娥5号在月球轨道将会进行的无人交会对接,是人类航天史上的第一次 。
专家介绍,这一无人交会对接 , 要求精度很高 , 相对位置误差必须低于5厘米 。上升器与轨道器、返回器相比重量差异很大,几乎差5倍 , 这要求对接速度必须很低,否则轻的一方很容易被撞离轨道 。这对各个飞行器的控制能力提出了更高要求 。
五、中国第一次回收以宇宙第二速度飞行的航天器
嫦娥5号的返回器再入返回地球大气层,也有着极高的技术含量 。
返回器必须以约为每秒11 公里的第二宇宙速度,飞返地球 。这比地球轨道上返回的航天器快30%左右 。一旦有少许偏差,返回器要么掠过地球、飞向茫茫空,要么过快的撞向地球 。
中国航天人设计了半弹道跳跃式再入返回的返回方案,这又被称为“太空打水漂” 。返回器先以高速进入大气层,在大气层边缘打一个水漂,短暂脱离大气层,借此减速到第一宇宙速度,约每秒8公里 。随后返回器再次进入大气层,借助大气摩擦减速 , 克服期间产生的高热,再通过降落伞减速,返回到我国的四子王旗着陆场 。
六 , 中国科研意义第一的地外天体探测任务
从月球获取样本,意义重大 。嫦娥5号月球探测器将在月球正面风暴洋西北部进行采样 。这一地区,还没有人类探测器到访过,因此有很高的考察价值 。
美国和苏联探测器已经证实,月球火山活动在35亿年前达到顶峰,随后减弱,最终停止,但是如果嫦娥5号采回的样本,能够证实最近10亿至20亿年,月球仍在产生火山熔岩,这将改写人类对月球 历史 的认知 。
最后,长征5号运载火箭也是这一任务的重大亮点 。负责嫦娥5号发射任务的长征5号遥五运载火箭,已经完成了自身的第二次应用性发射任务,走向成熟期 。长征5号长56.97米,重867吨,是中国唯一一种能够把8吨的航天器送入地月转移轨道的火箭 。