嫦娥五号已经发射,航天六院为嫦娥五号配备了77台发动机确保其安全降落和返回,探月工程从2004年实施以来,16年的时间内我们已经发展出嫦娥一号、二号、三号、四号、五号T1和五号、鹊桥卫星等2辆月球车、2个轨道器、1个中继星、1个返回样本探测器和1个实验返回装置,一共7次发射,基本实现了三步走战略,为载人登月实现铺路。
今日凌晨,嫦娥五号探测器已经发射升空,目前已经在地月转移轨道上运行,这次任务是探月工程三步走战略的收官之战,任务集中在“回”的部分。嫦娥一号和二号实现了“绕”,三号和四号实现了“落”,现在嫦娥五号实现了“回”,接下来作为备份星的嫦娥六号还将进一步对月面土壤进行采集、返回,降落点有可能选择月球南极。
图注:嫦娥五号升空
变推发动机是核心
从任务角度看,嫦娥五号是探月工程实施以来最复杂的,因为要在月球轨道上进行交会对接、月面起飞,这些都是未曾实施过的。在月球轨道上进行交会对接,只有美国阿波罗飞船实施过,在月面起飞,只有美苏实施过,嫦娥一号至四号均没有这两项动作。为了确保嫦娥五号能够成功实施这次任务,航天六院为嫦娥五号配备了77台发动机,安装在嫦娥五号的各个部分。
从组成结构看,嫦娥五号有四个部分,分别为着陆器、上升器、轨道器和返回器,看上去就是一个迷你的、无人版的阿波罗登月飞船。从这个细节我们可以看出,中国航天载人登月已经悄然开始,嫦娥五号今天进行的任务就是为载人登月铺路。从动力系统上看,嫦娥五号这次搭载了两款3台全新的发动机,分别为3000N发动机和7500N变推发动机,3000N发动机负责巡航段飞行和从月面起飞,包括前往月球和从月球返回;7500N发动机是变推节流模式,可变推力从1500N至7500N,能够在软着陆时提供必要的推力。
图注:嫦娥五号组合体,我们可以看出轨道器在下方,中间是返回舱,上面是着陆器,最上面是上升器,身上 一共安装了77台发动机
图注:嫦娥五号组合体飞行时的状态
三大难点
这次任务的难点在于从月面起飞的环节是需要突破的,使用3000N发动机从月面起飞,然后在月球轨道上进行交会对接、样品转移。第二个难点容易被忽视,这就是样品封装。在从月面采集样本之后,如何封装样本,不会在再入大气层时被污染或损坏,这是一个隐藏的难点,否则这次采样就前功尽弃了。第三个难点已经部分解决,这就是以第二宇宙速度返回地球,以接近7.9公里每秒的速度进入地球大气层,在嫦娥5号T1任务中就已经实施,验证过其中的技术,因此也不存在较大的难度。
总采样量已超过苏联
在无人探月领域,嫦娥五号已经达到了最先进的程度,苏联之前实施过三次返回样本的探月,总样本采集量只有300克左右,这次嫦娥五号要达到2公斤,远远大于苏联时代的成就。美国主要侧重于阿波罗载人登月,在无人探月领域较薄弱,没有样本返回的探测器。
2公斤月岩样本有何用
可以认为探月工程从2004年实施以来,16年的时间内我们已经发展出嫦娥一号、二号、三号、四号、五号T1和五号、鹊桥卫星等2辆月球车、2个轨道器、1个中继星和1个实验返回装置,一共7次发射,基本实现了三步走战略。
我们在获得月岩样本之后,将对其进行矿物组分、元素成分分析,确定其中含水量等参数,为研究月球起源、月球现在的状态、如何建立月面基地等积累宝贵的经验。
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