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嫦娥五号将实现我国飞行器首次在地外天体起飞
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来源:上观新闻 作者:刘锟 2017-01-24 18:29
摘要:嫦娥五号任务的首个难题就是长征五号火箭要把轨道器、返回器、上升器、着陆器四部分组合体发射到月球轨道,并且在轨道上就要分离,两两一组:轨道器和返回器的组合在轨道上运行,着陆器带着上升器降落在月球预定区域。

嫦娥五号将于今年11月底,由我国目前推力最大的长征五号运载火箭从文昌发射场发射。

 

近年来,我国空间探测发展加快了步伐,不断刷新探索宇宙深空的“中国高度”。我国探月工程是按“绕”、“落”、“回”三步走规划的,前两步现已完成,第三步“回”也将随着嫦娥五号的发射而完成。而“三步”之外的载人登月计划,正处在论证阶段。

 

嫦娥二号预计在2020年前后回到地球附近

   

“绕”就是发射嫦娥一号进行绕月探测;“落”就是先发射嫦娥二号作为先导星,再发射嫦娥三号进行落月探测。2007年10月24日嫦娥一号成功发射,使我国空间探测器实现了从无到有。近日,全国政协委员、嫦娥一号绕月探测器总指挥兼总设计师叶培建院士在接受相关媒体采访时透露,嫦娥一号投入了14亿元,包括了探测器、火箭、2个地面站等,仅相当于修建2公里地铁的费用。其实,当时国家投了20亿元,余下的6亿元作了备份,即嫦娥二号。

   

2010年10月1日,嫦娥二号成功发射,突破了直接地月转移轨道发射技术。如今,嫦娥二号已经成为太阳的人造小行星,围绕太阳做椭圆轨道运行,预计在2020年前后回到地球附近。嫦娥二号一个重要的使命就是完成嫦娥三号的工程准备,为嫦娥三号选择了很好的着陆点。

   

2013年12月2日,我国第一个月球软着陆的无人登月探测器嫦娥三号发射成功,12月15日,嫦娥三号着陆器与巡视器分离,我国首辆月球车“玉兔号”顺利抵达月球表面,我国成为世界上第三个实现月面软着陆和月面巡视探测的国家。嫦娥三号的整个探测过程中,包括地月转移、环月、软着陆、巡视勘察几个阶段,需要攻克多项关键技术。嫦娥三号着陆器和玉兔号巡视器的设计寿命分别是一年和三个月。截至目前,着陆器上的月基天文望远镜等有效载荷及工程参数测量设备工作正常。嫦娥三号月球着陆器已经创造了全世界在月工作的最长纪录,到目前还在工作。“嫦娥三号解决了‘落得下去’、‘走得起来’的关键问题。”叶培建说。

  

嫦娥五号将实现我国飞行器第一次在地外天体起飞

   

今年将要发射的嫦娥五号与嫦娥三号相比,一个巨大跨越是,它由轨道器、返回器、上升器、着陆器四部分组成,重达8.2吨。 

   

据叶培建介绍,嫦娥五号任务的首个难题就是长征五号火箭要把这四部分的组合体发射到月球轨道,并且在轨道上就要分离,两两一组:轨道器和返回器的组合在轨道上运行,着陆器带着上升器降落在月球预定区域。进行月球采样需要有机械手,着陆器上的一只机械手在月球表面采样,另一支只机械手在月球深层采样,并且可以在月球上打出2米深的窟窿,钻取的月壤必须原原本本,不能破坏原有的层次结构。“采样之后,在月球高真空的条件下包装密封,不能有任何污染,还要像孙悟空在八卦炉里一样经得起返回时的各种恶劣环境。”叶培建说。

   

在月面起飞上升时,存在至少两个极具挑战的难题。首先,这将是我国飞行器第一次在地外天体起飞,如何保证上升器在极短时间内保持稳态上升是一大难点。其次,在地球轨道上进行交会对接,一般是“小追大”,如“神舟”飞船追“天宫”;在月球轨道上进行交会对接,轨道器追上升器是“大追小”,所以难度大,稍微控制不好就会偏离到太空中。

   

交会对接后,要从上升器里把样品转移到返回器上,再把上升器分离掉,之后轨道器和返回器组合体返回地球。这时又将面临两大难题:一是,嫦娥五号要以接近第二宇宙速度(约11km/s)返回地球上的我国的可控范围内,这是需要突破的关键技术之一。二是,要控制好组合体姿态,如果开始的出发点控制不好,着陆点就可能无法预判。

 

嫦娥四号将在月球背面实现世界首次软着陆

   

探月工程“三步走”完成后,并不是终结。国家航天局副局长吴艳华此前表示,中国国家航天局对未来月球探测进行了规划,主要是“一个明确”和“两个论证”。“一个明确”,就是2017年要完成中国探月工程“三步走”的最后一步,即2017年底发射嫦娥五号。2018年研制发射嫦娥四号,实施世界第一次到月球背后的巡视探测。同时要在L2点发射一颗中继卫星,作为中继通信数据传输所用,为月球乃至深空探测提供服务和支持。

  

“两个论证”,就是设想在未来五年、十年开展两次以机器人为代表的月球南北极的探测。归纳起来,就是启动实施探月工程四期,即开展以上四次任务。关于中国载人登月的问题,吴艳华说,“当前正在进行方案的深化论证阶段。”

   

叶培建认为,我国从无人探月到载人登月要结合起来,现在无人探月的技术还不能够支撑载人登月,而载人登月的技术缺乏一些基础准备,两者必须要结合起来。他认为探月将来还有很多事要做,这就带来一个问题:嫦娥三号的备份嫦娥四号将来干什么?相关部门曾用两年时间论证甚至争吵,核心是嫦娥四号要落在月球正面还是落在月球背面?很多人都认为要落到月球正面,比较牢靠,但我国之前已经落到过正面了,再去落一次意义不大。最后,还是决定落到月球背面。此前,美国和前苏联曾有飞行器撞击过月球背面,但这次嫦娥四号在月球背面进行软着陆将是世界首次。

 


 

编辑邮箱:liukun0905@sina.com 题图来源:视觉中国 图片编辑:朱瓅 题图说明:2016年11月01日,深圳,中国航天展,嫦娥五号卫星,预计2017年飞往月球,采集月球样品,返回地球。

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