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解析探月首次再入返回实验飞行路线:采用跳跃式周期约八天

2014-10-23 13:44 编辑:admin 来源:网络

2014年10月23日   西昌卫星发射中心的发射现场,探月试验器发射做最后准备,来自国防科工局、总装备部以及航天科技集团的调试人员正忙碌着,为我国探月工程首次实施的再入返回飞行试验做着最后的“体检”和“保养”。副总指挥解释返回路线:进入大气层后先跃起,然后二次进入大气层,返回地球。

发射架1

发射架2

发射现场进行最后检查 天有小雨不会影响发射

发着指令的喇叭声,略显嘈杂的机械声……略微冷清了一阵子的西昌卫星发射中心,再次热火朝天起来。来自国防科工局、总装备部以及航天科技集团的调试人员正忙碌着,为我国探月工程首次实施的再入返回飞行试验做着最后的“体检”和“保养”。

这是22日下午,西昌卫星发射中心的发射现场。天,阴蒙蒙的,时不时撒下几缕雨丝儿。“我们刚刚进行了气象会商,目前来看,气象条件满足发射条件,”西昌卫星发射中心总工程师陶钟山的一席话,消除了不少人心中隐隐的担忧。

任务揭秘

整个飞行周期大约八天

主要验证高速返回地球

中国探月工程副总指挥、国防科工局探月与航天工程中心主任刘继忠介绍,此次发射试验器,主要是为了验证航天器从地月轨道高速再入返回地球的技术,为嫦娥五号任务做准备。试验中将发射一颗飞行试验器,飞行器飞抵月球附近,绕月半圈后自动返回,以接近第二宇宙速度进入大气层,经跳跃式弹起后,再次进入大气层,并在内蒙古地区着陆,首次实现嫦娥“回娘家”。

“再入是以高速再入大气层,那么高速有多大速度呢?目前来讲是按照每秒十多公里的速度,可以想象速度有多快。再入大气层后,要受到各种环境的制约,包括力的、热的等等。我们通过这一次的试验验证,获取相关数据,能大大降低我们后续自动采样返回任务的风险,”刘继忠表示。

刘继忠介绍,整个飞行任务,从发射开始,到进入地月轨道,再从月亮进一步返回、再入、到回收,整个时间周期大概在八天左右。

返回轨迹进行特殊设计

入大气层后要跳起减速

此次试验全名为“再入返回飞行试验”,这有些拗口的技术术语“再入返回”,究竟是个什么概念呢?探月工程副总指挥刘继忠形象地拿“打水漂”做了个比喻:飞行器高速返回,第一次进入大气层时,先跃起,然后经过一段时间飞行,再第二次进入大气层,返回地球。

“我们专门设计了特殊的返回轨迹,也就是跳跃式。通过升力的控制,使返回器第一次进入大气层后提升高度,然后再第二次再入大气层,就像我们打水漂的样子,目的是进一步减速,通过减速来保证整个产品顺利返回,”刘继忠介绍。
不过,试验器的再入返回实施起来可不像打水漂那么容易。整个过程需要攻克气动力、气动热,防热,半弹道式导航制导与控制系统等关键技术,以确保返回器能听指挥,按时、准确地按照设计的返回轨迹,找到再入返回的入口,在长途跋涉之后顺利回家。

在精度的重要性上,探月三期副总设计师郝希凡也拿“打水漂”做了类比,“如果用力大了,石子就直接落入水里了;而用的力度小了,石子又没法弹跳起来”。

据专家介绍,通过返回器在大气层中的“一出一入”,使得返回器回家的旅程拉长,从而能够消耗掉高速返回时所产生的部分能量,从而实现减速的目的,让返回器悠着点儿,最后乘降落伞回家。

此次任务将实现多个第一

考验大范围搜小目标能力

由于从月球返回是中国航天器从未走过的一条路,刘继忠表示,除了首次采用跳跃式返回的飞行方式外,此次任务将实现我国航天多个第一次。“我们首次从月球把飞行返回到地球,并且在高速再入的情况下,首次突破一些防热技术。此外,这一次我们的返回器和原来的神舟飞船的返回舱相比,体积要小,在大范围内的小目标搜索能力,这也是我们的首次。”

探月进程:

该试验拉开探月三期序幕

2017年将从月球“挖勺土”

2013年12月,嫦娥三号任务圆满成功,由此标志着我国探月工程全面进入“绕、落、回”三步走发展规划的第三期。据探月工程三期副总设计师郝希凡介绍,探月三期工程于2011年立项,作为我国探月工程的最后一步,基本任务就是“从月球上挖一勺土带回地球”。据了解,我国计划于2017年前后执行嫦娥五号任务,实现无人自动采样返回这一目标。

“挖一勺土”的任务听上去简单,但郝希凡说,这其实是一项非常具有挑战性的任务,需要克服非常多的技术难题。“比如说,月样采集,月面上是什么样的土,我们了解得并不是很清楚,怎么去挖土,以什么样的方式钻取等等,这些都是很大的挑战。”

长三丙改Ⅱ型火箭将首飞

长三甲火箭实现60次发射

在西昌卫星发射中心的现场,作为发射的第一棒,托举飞行器升空的长征三号丙改Ⅱ型改进型火箭,静静地伫立在发射塔架上。从外围上来看,现在还难看到火箭的真容。在火箭的四周罩着方方正正的一层“盔甲”,调试人员正在这“保护壳”里进行着忙碌的准备。据介绍,这次试验任务是长征三号丙改Ⅱ型火箭的首次亮相。

到目前为止,长征三号甲系列火箭实现了60次发射,成为我国单一构型发射次数最多的火箭,它的发射成功率达到98.3%,已经成为中国航天的“金牌火箭”。首次亮相的长征三号丙改Ⅱ型改进型火箭,作为长征三号甲系列火箭家族的最年轻的成员,为了确保护送试验器准确进入预定轨道,在原有基础上进行了多项的技术攻关和改造。在继承“金牌火箭”成熟技术的基础上,加长了火箭一级和助推器的长度,增高的部分提升了推进剂的含量。虽然个子高了,推进剂含量变大,为火箭在升空中的大显身手提供了发挥舞台,但据运载火箭系统副总指挥金志强介绍,体型更为修长的火箭在空中飞行时控制的难度将变得更大。

此外,二级发动机采用了我国可靠性最高的火箭发动机,可以提高推力和可靠性,使火箭的地月转移轨道运载能力由3800千克增至3900千克。

 

来源:北晚新视觉网 特派记者:牛伟坤  

 

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