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嫦娥五号第二次月地转移入射乐成

2020-12-13 14:56

(原标题:嫦娥五号轨道器和返回器组合体实行第二次月地转移入射)记者从国家航天局获悉,北京时间12月13日9时51分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体实行第二次月地转移入射,在距月面230公里处乐成实行四台150牛发动 ...

(原标题:嫦娥五号轨道器和返回器组合体实行第二次月地转移入射)

记者从国家航天局获悉,北京时间12月13日9时51分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体实行第二次月地转移入射,在距月面230公里处乐成实行四台150牛发动机点火,约22分钟后,发动机正常关机。按照及时遥测数据监督判定,轨道器和返回器组合体乐成进入月地转移轨道。

后续,携带月球样品的嫦娥五号轨道器和返回器组合体将在月地转移过程中举行半途轨道修正,并择机实行轨道器和返回器的分别。

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中新网北京12月12日电(郭超凯 段逊)记者从中国国家航天局获悉,北京时间12月12日9时54分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体履历了约6天的环月等候,实行了第一次月地转移入射,从近圆形轨道变为近月点高度约200公里的椭圆轨道。

嫦娥五号探测器第一次月地转移入射表示图。图片提供:国家航天局; 支持单元:“我们的太空”立异实践中央、北京航天飞翔控制中央

国家航天局专家先容,月地转移入射的重要目标是通过月球轨道上的轨道机动,使轨道器和返回器组合体进入月地转移轨道。

嫦娥五号探测器星下点轨迹。图片提供:国家航天局; 支持单元:“我们的太空”立异实践中央、北京航天飞翔控制中央

后续,携带月球样品的轨道器和返回器组合体将择机实行第二次月地转移入射,从而解脱月球引力,进入月地转移轨道返回地球。

嫦娥五号为什么要在月球轨道上呆那么久?

嫦娥五号是11月24日破晓发射升空的,到本日已经已往了17天,这小五从月面采掘的样品在12月6日就打包完成了,到本日也已往了5天,还在月球轨道上蹉跎,咋还不返来呢,我们都等发急了!

嫦娥五号采样返回,中国实行过的最复杂使命

嫦娥五号从一号和二号的绕月地形“普查”使命,到三号和四号的无人探测器落月使命,和围绕探测使命比拟,落月要困难的多!

由于月球无大气层,以是全程动力降落,此中难度最高的就是7500牛的变推力,原理很简朴,月球登岸的差别阶段有差别推力需求,因此在在1500牛~5000牛工作时,要确保恣意推力可调的绝对可靠,末了落月悬停时,全推力让组合体悬停着陆点上空,机载盘算机才偶然间通过激光扫描得到的地形选择落月位置!

因此颠末三号和四号落月查验后,嫦娥系列的7500牛变推力发动机已经出神入化,但到了嫦娥五号,又提出了一个新要求,除了变推力发动机降落月面以外,还得让上升器从月面腾飞,以是上升器还必要在月球外貌点火发射!

以是整个嫦娥五号的使命从四号的着陆器+月球车,酿成了轨道器、返回器和着陆器与上升器,去了还得带样品返来,整个复杂度上升何止一倍,而是数倍!

为此月面机器臂必要在月面靠近130度的高温下采样,还要保障不乱可靠不犯错,别的另有月面小型钻探装备钻入2米深度取样,末了放入样品仓关闭,在月球轨道上完成转移,再让上升器在分别,然后轨道器和返回器离开月球引力,一起返回地球!

嫦娥五号返回,且看小飞是怎么飞返来的!

12月6日5时42分,嫦娥五号上升器乐成与轨道器和返回器组合体交会对接,6时12分将样品容器平安转移至返回器中,之后的嫦娥消息就是上升器可控坠月,所在位于月经0度,南纬30度的月面,听说LRO(NASA的月球勘察轨道器)围不雅了此次撞月举措。

自此之后嫦娥五号就没有消息了,各人着实是发急,固然官方不吭声,咱也不克不及乱讲,下面我们先来看看2014年的嫦娥五号T1飞翔试验器(CE-5/T1)返回过程,究竟这两个飞翔器布局同等,唯一的不同只是一些细节和有没有样品的题目,以是T1飞翔器和嫦娥五号的返回器过程没有不同!

嫦娥五号T1飞翔试验器(CE-5/T1)(小飞)的返回过程

嫦娥五号的T1试验飞翔器有办事舱和返回器,总质量2350千克,而返回器总形状和神舟系列飞船很相似,只是巨细不一样,T1飞翔器直径和高度均只有1.25米,总质量330千克。

2014年10月24日2时,长征3号丙改二型火箭(CZ-3C/G2)在西昌卫星发射中央直接将飞翔器送入了近所在高度为209km、远所在高度41.3万千米的地月转移轨道,而且在3天后的10月27日11时30分进入月球引力规模

1、10月28日破晓3时摆布颠末月球的近月点,开始了返回之旅;

2、10月28日19时40分脱离月球引力影响的希尔球,进入月地转移轨道;

3、11月1日5时53分,轨道器和返回舱分别,此时飞翔器位于南大西洋上空,间隔地面5000千米高度,速率约莫10.8千米/秒

4、6时10分,测控中央发出创建载入返回姿态下令,此时返回器位于索马里以东的东印度洋上空,间隔地面120千米;

5、6时12分进入水漂弹道的第一次减速走廊,连续3分钟的黑障,并在6时15分深空控制竣事,小飞被弹回太空,此时速率已经降落到第一宇宙速率以下!

6、6时22分小飞在中国青海上空进入水漂弹道的第二次减速走廊,黑障区约莫4分钟

7、6时32分,在内蒙古四王子旗上空10千米处抛掉伞舱舱盖,十几秒后减速伞弹出带出主伞,6时41分,小飞着陆四王子旗预定着陆点。

从水漂弹道的第一次减速开始,到着陆点为止,再入返回走廊全程约莫2万千米,它的难点在于升力控制,小了酿成弹道返回,大了弹回宇宙空间,大概控制禁绝确落到了人家家里那就尴尬了!

嫦娥五号组合体到底什么时间起程?

按照小飞的时间节点,我们推测下组合体从月球轨道起程的时间,嫦娥五号总使命天数23天,它应该在17日返来,小飞从月球起程到地球约莫耗时4天,嫦娥五号轨道器组合体不会低于这个时间。

由于小飞的组合体没有入轨月球,它没有逃离月球加快的过程,但差不了多久,因此比照嫦娥五号组合体,应该在11月13日摆布起程回家。

嫦娥五号返回器从哪个标的目的进入中国?

只管有许多轨道可以水漂进入并到达内蒙古四王子旗着陆场,但为低落轨道器和地球相对速率,那么必定会以地球自转同向的标的目的进入返回走廊,那么大抵是从西向东,由于星下点必需颠末内蒙古,那么标的目的有两个,一个是西北标的目的,一个是西南边向!

阿根廷内乌肯深空测控站——阿根廷深空站(CLTC-CONAE-NELQUEN)

西北标的目的测控比力贫苦,必要在北大西洋乃至北美洲上空测控并注入再入姿态指令,而中国在阿根廷境内建立有内乌肯深空测控站,因此此次嫦娥五号的再入肯定和小飞同等,从南大西洋上空进入地球,门路估计和小飞险些没有不同,这是一条经典的半弹道返回门路,预计将来的再入半弹道都会利用这条走廊,乃至将来的载人登月和载人火星登岸返回!

超过38万公里的“太空牵手”,嫦娥五号是怎样做到的?

记者从国家航天局获悉,北京时间12月6日5时42分,嫦娥五号上升器乐成与轨道器和返回器组合体交会对接,并于6时12分将样品容器平安转移至返回器中。这是我国初次实现月球轨道交会对接。

从上升器进入环月飞翔轨道开始,通过长途导引和近程自主控制,轨道器和返回器组合体渐渐靠近上升器,以抱爪的方法捕捉上升器,完成交会对接。

后续,嫦娥五号轨道器和返回器组合体将与上升器分别,择机返回地球。


↑轨道器与上升器完成交会对接(国家航天局供图)

月球轨道的浪漫牵手

交会对接在我国航天范畴已经是一项比力成熟的技能,此前的载人航天工程使命中,我国航天器在近地轨道已举行过多次交会对接,五战五捷的表示足以证实,我国已经乐成把握交会对接技能。但差别的是,这次是在间隔38万公里之外的月球轨道,技能难度更大。

在交会对接过程中,地面职员只能“不雅棋不语”不克不及到场此中,由于月球轨道的交会对接精度要求是厘米级,而现在地面临38万公里外的测控精度是公里级,加之相较于神舟飞船的交会对接,月球轨道每圈有1/3的时间位于不行测弧段,以是,人工导引至此竣事,后续的交会和对接过程将由制导导航与控制(GNC)体系智能自主完成,这一过程称之为近程自主控制段,这对GNC体系的自主办理、自主诊断、自主重构等方面提出了极高的智能和可靠性要求。

在近程自主控制段,GNC体系会及时调解本身的轨道和姿态,在微波雷达、激光雷达和交会对接相机的接力保障下,轨返组合体一步步追上上升器,直到可以牵手的间隔,之后两边坚持雷同速率飞翔。

和我国现已把握的地球轨道交会对接接纳的小星追大星,用弱撞击的方法实现对接差别,嫦娥五号轨返组合体追上升器属于大星追小星,假如用撞击的方法对接会把上升器撞飞,以是,嫦娥五号接纳的停控加抓取的方法,就是在轨道器追上上升器并以雷同速率飞翔过程中,从背面 “伸手”牵过上升器之后拉紧,实现对接。

地球轨道上的交会对接假如不乐成可以撤返来重来,嫦娥五号的月球轨道交会对担当制于月地返回窗口、热控、能源等束缚,嫦娥五号月球轨道交会对接必需规按时间内完成,若时间太长,则星上能源、热控将无法支持;若一次不乐成,撤回,重新构造,则地月关系发生变革,将有很大危险错过月地返回窗口,因此从保平安的角度可以说月球轨道交会对接使命是不行逆的,必需在规按时间内一次完成。


↑轨道器渐渐靠近上升器(国家航天局供图)

为交会对接打造千里眼、顺风耳

乐成引导嫦娥五号实现初次月球轨道无人交会对接的关键技能之一是由中国航天科工团体有限公司研制的微波雷达,它是探测器在月球轨道中远间隔丈量的唯一本领。

月球轨道微波雷达由雷达主机和应答机构成,分离装置在嫦娥五号探测器的轨道器和上升器上。当轨道器、上升器相距约100km时,微波雷达开始工作,不休为导航控制分体系提供两航天器之间的相对活动参数,并举行双向空空通讯,两航天器按照雷达提供信号调解飞翔姿态,直至轨道器上的对接机构捕捉、锁定上升器。

“与近地轨道比拟,月球轨道没有卫星导航等办事资源,微波通讯是中远间隔的唯一本领。月轨情况更复杂,要降服月球引力影响,以是主动交会对接对微波雷达提出的要求极为苛刻。”航天科工二院25所交会对接微波雷达总工程师孙武先容。

装有对接用应答机的上升器在落月时不免形成扬尘,这些肉眼不行见的月尘干扰将会严峻低落测角精度。据青年计划师纪博先容,“为确保平安度过月球之旅,应答机上装置了特别质料的防尘罩,“就像给’千里眼’戴上了‘护目镜’,‘嫦娥’的这双‘千里眼’,就不会酿成‘近视眼’,乃至‘全盲’了。”

科研职员为这次交会对接打造的不但是“千里眼”,另有“顺风耳”。 微波雷达在保障交会对接丈量“本职工作”的同时,升级了航天器之间双向空空通讯的“第二职业”,从雷达与应答机之间“一问一答”的传输方法,升级至轨道器与上升器之间的“沟通对话”,实现了遥控指令和遥测参数的双向传输。这就比如老师上课点名,从前是雷达发消息,应答机答“到”。而如今它们不但本身要通话,还要负责上升器和轨道器之间的信息通报。


↑北京飞控中央指挥大厅 (国家航天局供图)

“抱爪”机构让对接更精准

载人航天利用的对接机构学名叫异体同构周边式对接机构,在对接后可形成一个80公分摆布的通道,便利航天员在此中穿行。而与近地轨道的使命差别,月球探测对探测器的质量和空间有严哭定,嫦娥五号的对接机构必需做到小而精,其重量要减小到周边式对接机构的十五分之一,同时,还要具备样品容器捕捉、主动转移功能,重量更轻、精度更高、过程更稳。

“抱爪机构具有重量轻、捕捉可靠、布局简朴、对接精度高等长处。因此,我们在嫦娥五号上接纳了抱爪式对接机构,通过增长连杆棘爪式转移机构,实现了对接与主动转移功能的一体化,这些计划理念都是天下首创。”中国航天科技团体有限公司八院嫦娥五号探测器副总指挥张玉花先容说。

“所谓的抱爪,实在形象地说,就像我们手握棍子的动作,两个标的目的一用力,就可以把棍子牢牢地握在手中。”嫦娥五号轨道器技能副总负责人胡震宇先容。探测器接纳的对接机构就是由3套K形抱爪构成的,当上升器靠近时,只要对准毗连面上的3根连杆,将抱爪收紧,就可以实现两器的精密毗连。

而轨道器和上升器对接完成后,还要举行一个紧张动作,就是将上升器上装有月壤的样品容器转移到返回器中。

“连杆棘爪式转移机构,接纳了一个异常奇妙的计划。”胡震宇先容,“我们使用2套倒三角形构型的棘爪,通过4次伸缩,使得容器渐渐移动到返回器中。这个构形很像我们常常利用的扎带,相连后就只能单标的目的通报,只能进步不克不及退却。”(经济日报记者姜天骄)

嫦娥五号第一次月地转移入射乐成


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