焦點訪談:嫦娥五號此次探月任務有多復雜?帶你一看究竟

2020-11-26 09:39:28 瀏覽:{{ hits }} 來源:央視網 作者:

央視網消息(焦點訪談):11月24日凌晨4點30分,長征五號遙五運載火箭在海南文昌航天發射場點火升空。這次嫦娥五號探月任務是我國航天探月工程三步走“繞、落、回”的最后一步,嫦娥五號將采集月球上的月壤樣本返回地球,任務環節多,技術動作復雜,稱得上是對中國航天深空探測能力的一次大考。為了這場考試,中國航天人已經準備了10年。

  11月24日凌晨4點30分,長征五號遙五運載火箭從文昌航天發射場點火升空,飛行2000多秒后,順利將嫦娥五號探測器送入預定軌道,現在它已經在奔往月球的途中。精準的發射為嫦娥五號完成任務邁出了堅實的第一步,而發射前的所有準備都是成功的前提,記者記錄下了順利發射之前的關鍵時刻。

  11月22日22時30分,距離嫦娥五號發射還有30小時,海南文昌航天發射場發射指揮中心4樓指控大廳燈火通明,火箭發射前最重要的工作之一——推進劑加注開始了。

  在已經完成的探月工程前兩步中,將前四個嫦娥探測器送往月球的還不是這枚被稱作“胖五”的長征五號火箭。

  航天科技集團一院運載火箭專家、中國工程院院士龍樂豪說:“嫦娥一號、二號、三號,包括四號都是用長征三號甲二系列發射的。但是要托舉嫦娥五號,把它送到上太空,送上月球去,力度還不夠,還差點勁,所以就要搞一個更加先進的長征五號。長征五號之所以誕生,跟這個很有關系。”

  龍樂豪是中國運載火箭技術研究院運載火箭系列總設計師,國家月球探測工程副總設計師,他親眼見證了此前所有嫦娥探測器由他主持研發的火箭順利發射升空。今年82歲的他已經退居二線,但這次仍然來到了發射第一線。

  龍樂豪說:“這次執行的任務應該是在3年以前的,原因是什么呢?原因是長征五號第二發飛行試驗的時候失敗了。失敗以后,設計師隊伍經過908天日日夜夜的奮斗終于把失敗的原因找著了。為什么我這次一定來?因為從嫦娥工程立項到今天有17個年頭了,從探月工程來講,‘繞’我們開頭了,‘落’是中間的,‘回’是取樣返回,這次是最后一戰。”

  11月23日13時30分,距離發射還有15個小時,嫦娥五號探測器系統開始加電。在這之前,探測器已經被包裹在了火箭的整流罩里,安裝在火箭頂端。加電程序就是在發射前把它喚醒,準備登月之旅。

  體重8.2噸、身高超過7米,這次要登月的嫦娥五號探測器是個不折不扣的大塊頭,它不僅是目前我國航天探測器中最重的一個,也是系統最復雜的一個。

  航天科技集團五院、嫦娥五號探測器副總設計師彭兢說:“這個探測器四部分,從下往上,從跟火箭對接的部分開始算,分別是軌道器,上面一點在軌道器肚子里面有一個返回器,然后是著陸器,最頂上是上升器。”

  一次探測任務需要四個探測器來完成,這是因為嫦娥五號的主要任務是要從月球表面采集月壤樣本,然后再帶回地球。這一來一回,并不是直接往返那么簡單。

  根據任務計劃,火箭把嫦娥五號送入地月轉移軌道后,嫦娥五號將脫離地球的引力,開始飛往月球,在經歷多次變軌后,到達月球軌道。此后,探測器將兩兩分離,著陸器和上升器在合適的時機著陸月球表面,進行月面的采樣和封裝。完成這一步驟后著陸器將留在月面,只有上升器攜帶采集的樣本從月面上升,再次來到月球軌道,和此前一直在繞月飛行的軌道器和返回器交會對接,把采集的樣品從上升器轉移到返回器內后,軌道器攜帶返回器啟程返航。在進入地球軌道后,返回器和軌道器分離,獨自返回地球。整個任務預計需要23天左右。

  負責抓總研制嫦娥五號探測器的航天科技集團五院是我國許多航天器的誕生地,從東方紅一號到北斗衛星,再到載人飛船、空間站,嫦娥五號成功發射后將是五院抓總研制并順利升空的第300個航天器。為了完成如此復雜的任務,此次嫦娥五號探測器是站在此前所有航天器肩膀上的集大成者。

  11月23日18時30分,離發射還有10個小時,長征五號遙五火箭開始加注液氧推進劑,火箭發射的前期工作進入倒計時狀態。這是我國第二次在海南文昌低緯度的航天發射場發射深空探測器,但是和上一次發射火星探測器“天問一號”時有連續14天的發射窗口相比,這一次探月之旅對發射時間的要求要苛刻得多。

  航天科技集團一院長征五號火箭總體主任設計師、長征五號遙五火箭發射01指揮員黃兵說:“探月任務涉及到地球和月球之間相對的關系,實際上,整個2020年也就只有3天具備這樣的條件,包括發射所在的位置,可能都決定了24日凌晨4點半把重達8噸多的探測器打出去是最合適的時機。”

  從發射開始,對時間控制的嚴格要求貫穿了此次嫦娥五號任務的始終。

  彭兢說:“這個任務最復雜的地方就在于每一個環節都必須在前一個環節沒有差錯的基礎上才能往下走,一旦出現了差錯,可能剛開始只是幾秒鐘的差別,或者幾分鐘的差別,到一定程度,或者說其它一些條件變化之后,可能整個任務都沒辦法繼續了。”

  在如此嚴格的時間要求下,即使是此次任務最核心的月面采樣環節也只有兩天左右的時間來完成。不管最后采集了多少月壤,上升器必須在計劃的時間內上升,和一直在繞月飛行的軌道器對接,才能讓采集的樣品順利搭上回到地球的“班車”。

  作為探月三期工程中最核心的一個任務,也是此前中國航天探測器從未在實踐中試驗過的一個環節,如何在月球采集到盡可能多的月壤樣本并且封裝好,是嫦娥五號研制的重點。早在論證階段,專家們就決定采取兩種取樣方式。

  彭兢說:“一種是鉆取,一種是表取。具體來講,鉆取就是鉆到月球表面兩米深以下,同時在這個過程中獲取不同月球表面到月表以下不同深度的月壤。表取就是從月球表面去鏟土。”

  此前,全世界除了美國利用載人登月靠航天員帶回月壤樣本外,只有前蘇聯利用無人探測器成功從月球鉆取帶回過月壤,但無人探測器帶回的月壤重量只有300多克,此次嫦娥五號預定的目標是要帶回2公斤左右的月壤。為了應對可能出現的情況,利用一次機會盡可能多帶回一些樣本,設計師和研究人員做了大量的準備。

  航天科技集團五院研究員賴小明說:“采樣是自主的過程,像機器人自己給程序自己往下走那個過程,這個規程非常重要,也是通過地面一系列試驗去適應在月面上的一些情況,這個試驗得有五六百次之多。”

  為了更好地保證任務能準時完成,在研制過程中,航天工作者不斷升級嫦娥五號的自主性,讓嫦娥五號成為最有頭腦的探測器,包括落月、采樣、上升等各個關鍵動作,都由探測器自主來完成。

  中國航天科技集團八院、嫦娥五號副總設計師查學雷說:“交會對接,會花不到1秒的時間就會牢牢地把對面的線抓在一個范圍內。在一個范圍內以后,再不斷地進行校正,然后把它縮減。現在理論上,只要21秒就能實現兩個飛行器從抓捕到最后鎖緊建立連接這樣一個過程。”

  11月24日4時27分,離火箭發射只剩下最后三分鐘,火箭發射前液氫和液氧推進劑已經加注完畢。嫦娥五號探測器十年磨一器,等待的就是這出征的一刻,為中國航天工程再創下新的紀錄。

  11月24日4時30分,長征五號遙五運載火箭點火升空。

  嫦娥五號奔向了月球,第一步已經成功邁出。在接下來的23天里,它將按照事先準備的一個個指令,在太空中挑戰一個個高難度動作,而地面上的航天人也將面臨一個又一個考驗。奔月是古老的神話,也是中國人的千年夢想。青天明月,將留下嫦娥的足跡,也將見證中國航天能力的進步。我們預祝嫦娥五號一切順利,也期待它為我們帶回來自月球的驚喜。


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