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最具“分量”的發射——嫦娥五號

2020-12-01   來源:本站原創  瀏覽次數:

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11月24日4時30分,我國長征五號遙五運載火箭在海南文昌航天發射場點火升空,經過2200多秒的飛行,成功將“嫦娥五號”月球探測器送入地月轉移軌道,開啟我國首次地外天體采樣返回之旅。

今年最具“分量”的發射 探測器重達8.2噸

長征五號運載火箭是我國新一代大推力低溫液體運載火箭,全長近57米,起飛重量約870噸,起飛推力超過1000噸,由中國航天科技集團有限公司第一研究院抓總研制。

長征五號運載火箭總設計師李東介紹,長征五號運載火箭采用“兩級半”構型,芯一級、芯二級直徑為5米,芯一級捆綁四個直徑為3.35米的助推器,芯級和助推器全部采用液氫、液氧、煤油等無毒無污染推進劑;地球同步轉移軌道(GTO)運載能力可達14噸,是目前我國運載能力最大的火箭。

由于芯級直徑大于其他長征火箭,長征五號運載火箭被親切的稱為“胖五”,因為采用了液氫、液氧等低溫推進劑,長征五號運載火箭也獲得了“冰箭”的稱呼。

長征五號遙五運載火箭發射的“嫦娥五號”月球探測器重達8.2噸,是我國目前發射的重量最重的探測器?!版隙鹞逄枴碧綔y器需要進入近地點200公里、遠地點約41萬公里的地月轉移軌道,對運載火箭的能力提出了很高的要求。

開啟我國首次地外天體采樣返回之旅

此次任務有望實現我國航天史上的多個“首次”:一是地外天體的采樣與封裝;二是地外天體的起飛;三是月球軌道交會對接;四是攜帶樣品高速地球再入;五是樣品的存儲、分析和研究。

實現三大工程目標

按照探月工程的總體規劃,此次嫦娥五號任務有三大工程目標。

一是突破窄窗口多軌道裝訂發射、月面自動采樣與封裝、月面起飛、月球軌道交會對接、月球樣品存儲等關鍵技術。以提升我國航天技術的水平;

二是實現首次地外天體自動采樣返回,推進我國科學技術的重大跨越;

三是完善探月工程體系。為載人登月和深空探測奠定一定的人才、技術和物質基礎。

為什么“胖五”發射嫦娥五號要選在凌晨

一是便于奔月軌道的設計。月球探測與火星探測一樣,都屬于深空探測,在火箭發射軌道設計上,要考慮到地月相對位置關系,因此相比通信衛星等發射任務,約束條件更多。對于此次發射嫦娥五號探測器,要在滿足地球與月球位置關系的限制、火箭射向和滑行時間的約束、探測器地月轉移時間、返回器再入航程等條件下,選擇最合適的發射時間,也就是確定火箭的發射窗口。經過綜合考慮,長征五號遙五運載火箭在凌晨發射最有利于奔月軌道的設計,可以滿足各種約束條件。

二是減少太陽活動對于嫦娥五號的影響?!芭治濉憋w向宇宙的時候,正好是地球把太陽光直接遮蔽住,避免有過多太陽輻射對嫦娥五號產生影響。太陽活動對于嫦娥五號來說是非常復雜和麻煩的,特別是爆發的太陽風會干擾電子信號傳播,影響地面科研人員對嫦娥五號的操控。

三是晚上的天空云層更少,有利于信號的傳播。航天發射并不是一件輕松的事情,不像飛機起航那樣簡單?!芭治濉卑l射更是一件極其復雜的事情,整個過程中要考慮到方方面面,才能保證“胖五”的成功起航。所以天氣條件成為重中之重。在“胖五”發射之前的很多天,專家們就會開始對氣象進行深入的研究,確保發生的時間段是最佳的天氣狀況。

凌晨天氣狀況比較穩定,基本不會出現突然的天氣變化,有利于“胖五”發射。云層更少,也就代表云層更薄,這樣的條件更有利于信號的傳播(厚云層會阻礙電磁波的傳播,影響地面科研人員對嫦娥五號的控制。)

四是為了方便觀測。在凌晨發射“胖五”,可更好地利用望遠鏡等天文設備,對觀察到的發射情況做出總結。如果是白天發射“胖五”的話,強烈的太陽光,使得天文望遠鏡無法看到“胖五”的具體發生情況。凌晨的稀薄云層,更便于觀測。

由于凌晨整體的環境亮度都比較低,運載火箭噴射著火焰飛向太空的時候非常顯眼和突出,有利于地面的光學和測量設備跟蹤到目標,收集相關信息?!芭治濉边x擇在這個時候發射升空,讓地面的探測儀更好地跟蹤“嫦娥五號”,科研人員能夠比較明顯地看到嫦娥五號運行的軌跡,同時因為晚上的空氣比較涼爽,“胖五”的整流罩溫度可以更加低,這點也是科學的魅力。

除了凌晨的氣象條件更加適合“胖五”發射,蓄電池容量是有限的,并非取之不盡用之不竭,所以“胖五”要飛翔宇宙還必須要有太陽的光照,凌晨發射“胖五”達到數萬公里之后,蓄電池就得以最大的光照夾角獲得源源不斷的光照能源,使蓄電池可持續的工作。


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