中国核心背靠背:“嫦五”探月有何易?月球“挖土”有何用?

  (中国核心面劈面)“嫦五”探月有何难?月球“挖土”有何用?

  中国新闻网北京11月24日电 题:“嫦五”探月有何易?月球“挖土”有何用?

  ——专访中国航天科技散团五院嫦娥五号探测器总体副主任设计师李青

  作者 张素 郭超凯

  11月24日4时30分,长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,顺遂将探测器收入预定轨道,开启中国首次地中天体采样返回之旅。

  那是中国探月工程“绕、落、回”三步走中的收官之战,更是中国航天范畴迄古为行最庞杂、难度最年夜的任务之一。“嫦五”探月有何难?月球“挖土”有何用?24日,中国航天科技团体五院嫦娥五号探测器整体副主任设想师李青接收中国新闻网“中国核心背靠背”专访,禁止威望解读。

  访道实录戴编以下:

  中国新闻网记者:为何这次发射窗口时间会选在凌朝,最佳发射时间要知足什么条件?

  李青:最佳发射时间取决于任务设计。嫦娥五号探测器最主要的任务是完成月面采样。要保证采样过程中具有最佳测控状态,我们愿望在地球的深夜、月球的白天来完成。这个时辰也相称于我们所道的月牙状态,谦月时对月球拥有最佳的观察条件,也具有最佳的测控条件,遭到这些条件约束,我们经过轨道盘算反衍出最好发射时间是在清晨4时30分阁下。

11月24日4时30分,中国在文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器。骆云飞 摄

  中国新闻网记者:从嫦娥一号到嫦娥五号,请您带我们回想一下中国的探月历程。

  李青:中国探月工程依照“绕、落、回”三步走策略,目前已成功履行五次任务。

  嫦娥一号于2007年10月在西昌卫星发射核心发射,在完成预定的环绕探测任务后,于2009年3月成功受控碰月。

  嫦娥二号作为二期工程的滥觞任务,于2010年10月成功发射,在对嫦娥三号预备着陆的虹湾地域进行高辨别率成像之后,于2011年4月开始拓展任务,完成进入日地推格朗日L2点环绕轨道的技术试验,随后飞越图塔蒂斯小行星并传回相片,目前已成为中国飞离地球很远的探测器,也开启了中国多目标深空探测的滥觞。

  嫦娥三号探测器由着陆器和巡视器构成,于2013年12月成功发射并平安着陆于月球正面虹湾地区,着陆后巡视器与着陆器分离,分别完成了预定的月面探测任务。

  嫦娥五号飞行实验器主要用于考证半弹道跳跃式再入返回技术,于2014年10月成功发射,在阅历地月转移、月球近旁转背、月地转移之后,返回器与办事舱分离并进行再入返回,最后成功着陆于内蒙古四子王旗预定区域。

  嫦娥四号在嫦娥三号的基本长进行顺应性改良,取舍月球背面开展着陆和巡视探测任务,并发命中继星“鹊桥”以处理通讯问题,已于2019年1月成功着陆在月球背面北极-艾特肯盆地,成为天下首个在月球反面实现软着陆巡视探测的航天器,今朝仍在畸形工作。

  这次(执行任务)的嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器和上升器组成。根据最新新闻已至今天凌晨4点30分左左由长征五号遥五运载火箭发射,目前已成功进入地月转移轨道。

中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器总体副主任设计师李青接受中新社“中国焦点面对面”专访。中新社记者 张兴龙 摄 中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器总体副主任设计师李青接受中国新闻网“中国焦点面对面”专访。中国新闻网记者 张兴龙 摄

  中国新闻网记者:你能否能够为我们具体介绍一下嫦娥五号此次的任务?

  李青:中国嫦娥五号探测器的目标任务是:实现月面自动采样返回,采粗放2公斤月球样品返回,发展月球样品地面分析研究。

  全部任务飞行过程分为11个阶段,总飞行时间约23天。

  第一个阶段是发射入轨段。探测器由长征五号运载火箭发射升空,器箭分离落后上天月转移轨道。这个阶段在明天曾经完成了。

  第二个阶段是地月转移段。探测器沿地月转移轨道飞行约5天,到达轨道高度约为200公里的近月点附近,期间将经历1至3次中途建正。

  第三个阶段是近月造动段,(即)“刹车”。探测器在近月点邻近,真施一次近月制动,进进远月面高度200公里的环月椭圆轨道;正在环月椭圆轨讲运转三圈后,实行第发布次近月制动,进进均匀下量200千米的环月圆轨道。近月制动进程飞翔时光约1天。

  第四个阶段是环月飞行段。探测器在环月圆轨道飞行约4圈后,着陆上升组合体与轨返组合体实现分离,轨返组合体继承环月飞行,着陆上升组合体在环月轨道上运行约12圈后,实施两次降轨变轨,进入近月点约15公里、远月点约200公里的椭圆轨道。

  第五个阶段是着陆降落段。着陆上升组合体在环月椭圆轨道上持续运行约10圈后,择机实施着陆降低,在月面预约地区进行软着陆,着陆下降过程约15分钟。

  第六个阶段是月面工作段。着陆上升组合体着陆后,采用钻取和表取两种采样方式,完成月壤的采样和封装;同时,有用载荷开展就位探测;采样停止后,对上升器进行月面定位,完成上升器起飞状态筹备。月面工作时间约2天。

  第七个阶段是月面上升段。月面任务完成后,上降器以着陆器为仄台起飞,经由垂曲上升、姿势调剂、轨道入射,进入近月点15公里、远月点180公里的上升目标轨道,飞止时间约6分钟。

  第八个阶段是交会对接与样品转移段。上升器进入目标轨道后,经由过程实施四次轨道灵活,终极扶引至高度为210公里的环月圆轨道上。上升器长途扶引时间约2天。当上升器位于轨返组合体后方50公里摆布、上圆10公里阁下的地位时,开端进入长途自立把持段。轨返组开体为自动飞行器,上升器为目标飞行器,树立对接停靠所需的初始前提,开始对接。轨道器对接机构捕捉锁定上升器后,样品转移机构开初举措,将上升器中的样品容器转移至返回器外部,完成样品转移草拟;以后轨返组合体择机与上升器及对接舱分别。

  第九个阶段是环月等候段。轨返组合体在环月轨道上停止5至7天,期待月地转移窗口。

  第十个阶段是月地转移段。轨返组合体在月地转移窗心达到后,通过实施两次轨道机动,进入月地转移轨道。月地转移飞行时间约4至5天,时代经由过程实施1至3次半途修改,以满意返回器再入点参数的请求。

  第十一个阶段是再入收受接管段。当轨返组合体间隔地球名义高度约为5000公里时,轨道器与返回器解锁分离。分离后轨道器进行躲避机动,返回器以半弹道腾跃式再入方法返回地球,并在10公里高度开伞,最末落至内受古四子王旗着陆场。

中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器总体副主任设计师李青接受中新社“中国焦点面对面”专访。中新社记者 盛佳鹏 摄 中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器总体副主任设计师李青接受中国新闻网“中国焦点面对面”专访。中国新闻网记者 衰佳鹏 摄

  中国新闻网记者:艰深来讲这次任务是“抓一把土返回地球”。“这一把土”是什么样的“土”?为什么抉择带回如许的样本?将对往后科研工作有何辅助?

  李青:嫦娥五号探测器设计了两种采样方式,分离是钻取采样和表取采样。钻取采样是用一个约2米(长)的钻杆钻入月表内部,收集两米深度、约0.5千克的样品。表取采样是用机器臂进行多点采样,采样区域包括平川,撞击坑、突出、小石块皆可以作为采样样品,这些样品的散布不同,具备不同地质特色,也有不同演化历史,可以大幅提高科研驾驶。钻取采样和表取采样后分辨进行封装,再对样品容器进行稀封,以保证样板在返回过程当中不遭到外界环境的传染。

  中国新闻网记者:此次任务被称为迄今为止航天发域最复杂、难度最年夜的任务之一,您若何界说“最复杂、难度最大”?任务难点毕竟在哪?

  李青:嫦娥五号探测器任务技巧难点重要表示在轨道计划、月面采样封装、月面起飞上升、月球轨道交会对接与样品转移等方面。

  起首是月球轨道设计复杂。由于嫦娥五号探测器的飞行阶段多,各个阶段轨道方案耦合严密,跋及测控、运载和着陆场的多种限度,约束条件多,飞行过程还波及月面起飞、轨道交会对接、月地轨道等新的飞行阶段,在之前“绕”和“落”任务中是不涉及的。飞行过程复杂,轨道设计难度较大,在标称轨道设计计划上还需要考虑推动剂姿势受限的情况下制定各种预案,对轨道设计也是全新的挑衅。

  第二是月面采样封装技术,这是齐新的技术,也是嫦娥五号月球无人采样返回任务的中心环顾之一。应任务采取钻取和表取联合,多点采样方式,采样安装是全新研制,技术新、难度大,需要斟酌飞行任务及探测器的测控、光照条件、电源、热控等各类束缚,采样期间面对月面连续低温的工作环境,同时采样任务时序缓和、机构动作多、没有肯定要素多。

  第三是月面起飞上升验证比拟难。由上升器、着陆器和月面形成的月面起飞体系,其初始状态源自着陆上升组合体着陆月面的场坪条件、着陆的姿态及方位等条件,月面起飞初始条件无奈像运载火箭和导弹一样在空中由地面职员完成测协调确认,必需依靠自主定位定姿方式断定起飞的初始状况。面貌倾斜发射的情形,需要明白起飞稳固性的各类身分及其耦合的影响,依附准确的定姿才能完成空中瞄准以实现粗确入轨。与惯例的航天器面对的羽流情况分歧,上升器发念头在受限空间中焚烧是有十分复纯的羽流力热效答,须要经过大批的地面仿实和试验往进行验证。

  第四是月球轨道交会对接与样品转移自主要求高。与近地轨道交会对接不同,嫦娥五号月球轨道交会对接没有卫星导航旌旗灯号的支持,对接与样品转移过程的自主要供很高。同时在月球交会对接过程中,地面测控支持能力受到限制,受到对接机构巨细的制约,对接精度要求较高。嫦娥五号探测器对接与样品转移机构在保证对接精度的同时还必须满意样品转移的相关要求。对接机构与样品转移机构的一体化设计,也是该技术研究中的难点。

  中国新闻网记者:“绕、落、回”中“回”是症结一步,叨教咱们盼望到达什么迷信目标?

  李青:做为中国探月工程“绕、降、回”三步走的支卒之战,嫦娥五号任务意思严重、硬套深近、环球注视。三步行目的中“绕”是实现了中国首次月球围绕探测任务,“落”是完成了中国首次月球硬着陆跟巡查探测义务。最后“回”的要害一步将完成中国初次月球无人采样前往任务,包含多个首次:尾次月面主动采样取启拆、首次月里腾飞回升、初次月球轨道交会对付接、初次带月壤高速(再入)返回天球、首次自与月球样板的存储、剖析和研讨。

  嫦娥五号任务的科学目标主如果开展着陆点区域描述探测和地质配景勘探,获取与月球样品相干的现场分析数据,建破现场探测数据与试验室分析数据之间的接洽;对月球样品进行系统、历久的实验室研究,分析月壤的构造、物理特性、物质构成,深入月球成果和演变近况的研究。

11月24日4时30分,中国在文昌航天发射场,用少征五号远五运载水箭胜利收射探月工程嫦娥五号探测器。骆云飞 摄

  中国新闻网记者:您说到多个首次,也提到“绕、落、回”三步走具有深远影响。这在赞助我们认识月球的题目上会有重大打破吗?

  李青:完成探月三步走标记着中国控制了周全的月球无人探测技术。通过探月工程的研究结果,大幅进步了中国科学家对月球地形地貌及地度结构、物资成份、月壤特征、月面情况等的寰球性、全体性与总是性的意识,使中国把握了第一脚的月球探测数据,为后绝的月球探测工程和月球科研站选址与扶植供给了科教根据。

  中国新闻网记者:探月工程中另有一个“网白”是玉兔二号月球车,据懂得它已完成自立幻想并开始新一轮月昼工作期。是否先容玉兔二号与嫦娥五号有甚么分歧?

  李青:“玉兔”月球车实践上指的是“嫦娥”着陆器所照顾的巡视器。“玉兔一号”月球车是嫦娥三号探测器的巡视器,“玉兔二号”月球车是嫦娥四号探测器的巡视器,因而它们都是嫦娥探测器的一局部。

  “嫦娥”着陆器除保障整个探测器保险着陆之外,借具有本位探测功效,通过一下子的原位探测可以获得着陆区四周比较详细的探测数据以实时间过程。而“玉兔”月球车存在挪动装置,主要用于巡视探测,可以大幅扩大月面探测的范畴。这两种探测方式彼此弥补、互相结合,有益于提高探测的效力。

  中国新闻网记者:依靠我们所拿到的月球科研数据,您以为是不是可以像古代科幻片里如许建立我们的月球家园?

  李青:嫦娥奔月的神话传说依靠了中国前人对月球的美妙空想。依据今朝月球探测历程所获得的成果和将来的月球探测打算,建立月球故里——也便是建立收持恒久人员生计的综合型月球科研站,或许叫月球村——现实上已被提上规划日程,从技术上讲固然还有良多闭键技术有待去冲破,然而应当已经出有太多科幻成分。这也是人类航天奇迹发作的大势所趋。

  当心我认输调的是,一以贯之,久暂为功。在政策的持续支撑下,在临时战争的海内和外洋环境下,在持久优越的国际配合气氛下,更在贪图航天工作家不懈的尽力下,这一蠢才无望早日到去。(完)

【编纂:孙静波】