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嫦娥五号顺利升空!这些数字带你一键认识嫦娥“五姐”

  • 分类:时尚科技
  • 作者:人民日报
  • 来源:人民日报
  • 发布时间:2020-11-24 11:59
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【概要描述】11月24日凌晨4时30分,中国文昌航天发射场,又一次“重量级”发射举世瞩目。长征五号遥五运载火箭点火升空,托举嫦娥五号探测器至地月转移轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。

嫦娥五号顺利升空!这些数字带你一键认识嫦娥“五姐”

【概要描述】11月24日凌晨4时30分,中国文昌航天发射场,又一次“重量级”发射举世瞩目。长征五号遥五运载火箭点火升空,托举嫦娥五号探测器至地月转移轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。

  • 分类:时尚科技
  • 作者:人民日报
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  • 发布时间:2020-11-24 11:59
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11月24日凌晨4时30分,中国文昌航天发射场,又一次“重量级”发射举世瞩目。长征五号遥五运载火箭点火升空,托举嫦娥五号探测器至地月转移轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。

这次发射,是中国探月工程“绕、落、回”三步走发展规划中的收官之作。继嫦娥一号任务实现绕月探测、嫦娥三号任务实现落月探测之后,嫦娥五号任务将实现月球表面无人采样返回,标志着我国将圆满完成探月工程“三步走”战略规划。

而且,这一任务的重大意义,不仅仅是从月球“挖土”回来那么简单。国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇表示,嫦娥五号任务既是收官之作,又是我国未来月球探测的奠基之作,将为我国未来开展载人登月与深空探测积累重要的人才、技术和物质基础,是我国航天技术的一次重大跨越。

那么,嫦娥五号探测器长啥样,这一号称中国航天史上最为复杂的任务有什么特点?经社君总结了几组数字,让你能够快速认识这位嫦娥“五姐”。

8200公斤、4器

  我国最重的航天探测器

嫦娥五号探测器。(图片来源:中国航天科技集团)

嫦娥五号探测器。(图片来源:中国航天科技集团)

嫦娥五号探测器由四部分组成,从上到下依次是上升器、着陆器、返回器和轨道器,有点像糖葫芦串在一起。

嫦娥五号探测器的四部分。(图片来源:国家航天局)

嫦娥五号探测器的四部分。(图片来源:国家航天局)

中国航天科技集团五院、嫦娥五号探测器系统副总设计师彭兢介绍,这四个器的功能从名字上大致就能理解:上升器主要携带样品从月球表面起飞;着陆器要在月球表面着陆;返回器的功能是携带月球的样品返回地球;轨道器主要承担各个不同的轨道上飞行的功能。

与嫦娥家族的几位姐姐相比,嫦娥五号探测器总重量8200公斤,是我国目前发射的最重的探测器。相比于嫦娥一号到嫦娥四号的月球探测器,嫦娥五号探测器的结构复杂得多。嫦娥一号与嫦娥二号分别是一颗单独的卫星,嫦娥三号与嫦娥四号也只有一个着陆器与一个巡视器。

 11个阶段、23天

  最复杂、难度最大的航天任务之一

嫦娥五号任务是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一。看看它的整个飞行阶段,居然划分为11个阶段 !

 嫦娥五号飞行的11个阶段。(图片来源:国家航天局)

嫦娥五号飞行的11个阶段。(图片来源:国家航天局)

从任务的操作来看,包括两次发射——地面发射与月面发射,两次着陆——月面着陆与地球着陆,两次封装——月面封装与月轨封装,一次交会对接——月轨对接。

这其中,专家给划出了重点,月面采样、月面上升、交会对接、高速再入返回地球是最新、最关键的技术环节。

那么,嫦娥五号大概需要多久才能返回地球?

专家介绍,根据日、地、月的运动关系,以及工程各种约束条件,整个任务过程大约23天。最终,嫦娥五号着陆器将降落在我国北部内蒙古的四子王旗。这20多天,可以用“步步惊心、环环相扣”来形容,每一个环节都不能出差错,才能让嫦娥五号顺利回家。

 2天、2千克

  或将改写月球历史

嫦娥五号探测器在月面工作示意图。(图片来源:国家航天局)

嫦娥五号探测器在月面工作示意图。(图片来源:国家航天局)

在月球表面“抓把土”是嫦娥五号探测器的主要任务。科学家通过研究这些月壤物质,既可以了解月球的地质演化历史,也可以为了解太阳活动等提供必要的信息。

嫦娥五号探测器的采样区域位于月球正面风暴洋西北部。专家将这一区域形容“年轻的”区域,此前从未有其他国家的探测器到访过。据介绍,此前对美国和前苏联获取月壤样品的研究表明,月球上的火山活动在35亿年前达到顶峰,然后减弱并停止。但观测月球表面发现某些区域可能含有最近10亿至20亿年前才形成的火山熔岩,这与嫦娥五号着陆地区的年龄相仿。如果嫦娥五号采回的样本能够证实这段时间月球仍在活动,或将改写月球的历史。

落月后,探测器将在月面工作2天,通过机械臂表取和钻具钻取两种方式,计划采集月球样品约2千克。

事实上,20世纪六七十年代,美国和前苏联先后实现有人和无人月球采样返回。最近一次月球采样是由苏联在1976年完成,时隔上一次人类成功取得月球样本已经过去了44年。如果“嫦娥五号”任务成功,中国将成为人类第三个获取月球样本的国家。

5个首次

  嫦娥五号创新多

嫦娥五号飞行示意图。(图片来源:国家航天局)

嫦娥五号飞行示意图。(图片来源:国家航天局)

此次实施的嫦娥五号任务,创造了多个“中国首次”:一是地外天体的采样与封装,二是地外天体的起飞,三是月球轨道交会对接,四是携带样品高速地球再入,五是样品的储存、分析和研究。

这其中,每一项都是史无前例的。以月面起飞为例,不同于地球表面的点火发射,有完备的发射塔架系统和精确测算的起飞位置、飞行轨道,月面点火升空没有一马平川的起飞地,更没有成熟完备的发射塔架,都要依靠航天器“自力更生”,实现起飞时自主定位、定姿。

再如月球轨道交会对接,在38 万公里外的月球轨道上进行无人交会对接,不仅在我国尚属首次,也是人类航天史上的第一次。专家介绍,交会对接对于控制精度要求很高,两个航天器的相对位置误差不能超过5厘米。而此次交会对接的上升器与轨返组合体重量差异很大,上升器重量约为三四百公斤,轨返组合体则将近2000公斤。这样一来就不能采用一定速度的碰撞式对接,而要在两个航天器相对速度为零的状态下进行对接,这就对航天器的姿态、控制等提出了更高要求。

还有再入返回地球的过程,也是惊心动魄。

当返回器带着月壤,从月球风驰电掣般向地球飞来,这时它的飞行速度是接近每秒11 公里的第二宇宙速度,而一般从近地轨道返回的航天器速度大多为每秒8公里的第一宇宙速度。可别小看了这每秒3公里的差距,航天器从数百公里高的近地轨道返回和从38 万公里远的月球返回必然不同。一旦速度过猛,返回器一头撞向地球,后果不堪设想,必须让返回器减速飞行。

这时科研人员采用的就是半弹道跳跃式再入返回技术方案,专家将其比作“太空打水漂”,整个再入返回过程就是让返回器先是高速进入大气层,再借助大气层提供的升力跃出大气层,然后以第一宇宙速度扎入大气层,返回地面。整个过程环环相扣,确保嫦娥五号能安全顺利地降落在四子王旗着陆场。

 200公里,41万公里

  “胖五”再出征

长征五号遥五火箭转运到发射塔架。(图片来源:国家航天局)

长征五号遥五火箭转运到发射塔架。(图片来源:国家航天局)

这次出征,运送嫦娥五号探测器的是长征五号遥五运载火箭,这也是长征五号的第二次应用性发射任务。

长征五号,也就是大家昵称的“胖五”,总长56.97米,起飞质量867吨。目前,在长征火箭家族中,只有长征五号火箭的运载能力可以将8 吨的载荷直接送入地月转移轨道。

据介绍,长征五号遥五火箭将嫦娥五号探测器直接送入近地点高度约200 公里,远地点高度约41万公里的地月转移轨道。地月转移轨道是一个大椭圆轨道,探测器与火箭分离进入这一轨道后,不需要自身加速,只要沿着地月转移轨道飞行,就可以到达近月点附近。

此刻,嫦娥五号正在奔月之旅中坚定前行。让我们一起祝福嫦娥五号早日完成任务,顺利回家!

加油,嫦娥五号!

加油,中国航天!

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