从落月到起飞,嫦娥“五姐”的48小时

  12月3日23时10分,嫦娥五号上升器点火起飞,携带月壤进入预定环月轨道,实现我国首次地外天体起飞。也就是在两天前,12月1日23时11分,嫦娥五号成功着陆月球正面风暴洋地区。满打满算48小时,嫦娥五号的效率杠杠的,完成了首次月面采样和首次月面点火起飞任务,用航天专家的话来说,嫦娥“五姐”的表现堪称完美。

  嫦娥五号着陆器和上升器组合体全景相机拍摄的五星红旗在月面成功展开。供图:国家航天局

  嫦娥五号着陆器和上升器组合体全景相机环拍成像,五星红旗在月面成功展开,此外图像上方可见已完成表取采样的机械臂及采样器。供图:国家航天局

  提示:这个不是模拟图,是在月面上拍的真实图片!非常清晰,也非常珍贵!!!

  月面起飞,院士眼中挑战最大的任务

  3日晚,在北京航天飞行控制中心,麻辣财经记者见到了著名航天专家、中科院院士叶培建。他表示,在嫦娥五号任务创造的多个“中国首次”中,月面起飞的挑战最大。

  视频提供:我们的太空

  月面起飞难在哪?首先,不同于运载火箭在地球起飞有一套完备的发射塔架系统,点火起飞位置也经过了精确测算。在月面起飞,没有一马平川的起飞地,更没有成熟完备的发射塔架,着陆器就相当于上升器的“临时塔架”,起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题。

  此外,由于月球上没有导航星座,上升器起飞后,需在地面测控辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。可以说,月面起飞,嫦娥五号一切都靠自己,且必须一次成功,难度可想而知。

  为了确保上升器能够顺利起飞上升,我国科研人员在地面进行了大量的试验验证,并建立了一整套环环相扣的系统保证任务,为嫦娥五号保驾护航。但正如叶培建院士所说的,地面模拟、试验再怎么精确,也不可能和月面环境一模一样。

  月面上升经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段。麻辣财经记者在现场看到,发出上升器点火指令后,北京航天飞行控制中心指挥大厅紧张而忙碌,只有一声声指令在大厅回响。当听到太阳翼翻板展开正常,确定上升器成功入轨时,大厅响起了热烈的掌声和欢呼声。

  值得一提的是,点火起飞前,着陆器上升器组合体实现月面国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”,回传影像显示,五星红旗在阳光照耀下,“中国红”格外鲜艳。

  为了月球这抔土,嫦娥五号有多拼?

  1日23时,嫦娥五号探测器平稳降落月球后,随即启动钻头和铲子,开始了忙碌的工作。为了带回月球一抔“土”,嫦娥五号使出了浑身解数。

月球表面的月壤。供图:国家航天局

  嫦娥五号设计了两种“挖土”模式,一种是钻取,一种是表取。钻具钻取主要获得月面以下的样品,而机械臂表取则主要获得月球表面样品,两种模式互为备份。

  与人们想象中不同,这两种模式并不是同时进行。首先开启的是钻取模式,完成月球钻取采样及封装之后,嫦娥五号伸出机械臂,开始表取采样并封装。专家介绍,为确保月球样品在返回地球过程中,保持真空密闭以及不受外界环境影响,探测器在月面对样品进行了密封封装。

  值得一提的是,嫦娥五号在月面辛勤“忙碌”着,科技人员在地面实验室也没闲着,他们根据探测器传回的数据,仿真采样区地理模型并全程模拟采样,为采样决策和各环节操作提供了重要依据。

  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,月面采样装置是全新研制的,技术新、难度大,需要考虑飞行任务以及探测器的测控、光照条件、电源、热控等各种约束。采样期间还要面临月面高温的工作环境,月球表面白天温度超过100摄氏度,无人采样器要在这么高的温度下正常工作,挑战可不小。再加上采样任务时序紧张、机构动作多、不确定因素也很多,这些都增加了首次月面采样的难度。

  正因为如此,国家航天局探月与航天工程中心副主任、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇在此前在接受麻辣记者采访时说,“作为对这次任务的考核,我们的目标是采样返回,采到样品,返回地球,就是成功,不管带多少,都是成功!”

  20世纪六七十年代,美国和苏联先后实现有人和无人月球采样返回。距人类上一次从月球采样至今,已有40多年的时间没有拿到新的月球样品。

  挖土、打包,嫦娥五号一气呵成,出色地完成了月面采样任务。2日22时,嫦娥五号顺利完成月球表面自动采样,并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。

  完美落月,高科技各展神通

  再说说两天前的落月。

  嫦娥五号的落月过程经历了主动减速、快速调整、接近、悬停避障、缓速下降和自由下落段,看似轻松的平稳降落背后,蕴藏着众多科研人员的智慧和积淀。

  首先要“选址正确,落得准确”。航天专家解释,嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。相较于嫦娥三号、四号,嫦娥五号对于着陆点的位置精度和平整度的要求是空前的,需要着陆区域内既没有太高的凸起,也没有太深的凹坑,坡度要符合任务要求。落月的过程就是边飞行边找寻落点。

  其次,还要保证探测器不翻倒、不陷落。

  落月的关键在于平稳。航天专家说,嫦娥五号着陆上升组合体在落月时,撞击月面会形成较大的冲击载荷,必须设计相应的着陆缓冲机构,保证探测器不翻倒、不陷落,这是落月的技术难题之一。为此,科研人员给嫦娥五号装了4条缓冲、支撑一体化的“腿”。

  保障嫦娥五号落月的,还有两个精妙的设计。整个落月过程中,着陆器都借助了“外脑”和“外眼”——分别是上升器月面起飞时要用的“最强大脑”中央控制计算机和通过“看星星”确定自己姿态的星敏感器,这是设计人员根据“上升器全程陪同着陆器”的实际想出的妙招,既节约成本又减轻重量。

  此刻,怀揣月壤的上升器正“行走”在月面轨道上;另一边,轨道器和返回器组合体正在环月飞行,等待上升器到来。期待它们精准对接,在完成浪漫的“太空牵手”后,把月壤带回地球。

  (人民日报中央厨房-麻辣财经工作室)

原标题:从落月到起飞,嫦娥“五姐”的48小时

责任编辑:章慧
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