‘壹’ 嫦娥5号胜利发射:7项第一,复杂得让人眼花缭乱!意义非比寻常
24日凌晨,中国嫦娥5号月球探测器,由长征5号火箭发射升空,飞向月球!
嫦娥5号一举创造了多项中国第一,非常值得我们的高度关注!
24日凌晨4时30分,长征5号运载火箭从中国文昌航天发射场,将嫦娥5号月球探测器成功发射至地月转移轨道,这启动了中国第一次地外天体采样返回的探测行动。
一、中国第一次地外天体采样返回任务
这次发射,代表着中国探测月球的工作,从绕月、落月,进入了采样返回的第三阶段,而这是中国月球探测三步走发展规划中的最后一步。嫦娥一号实现了绕月探测,嫦娥三号任务实现了着陆探测,嫦娥5号将实现从月球表面采集土壤、岩石样本,送回地球,标志着中国航天人胜利完成探月工程“三步走”的任务。
嫦娥5号的着陆器会在月面工作2天,通过机械臂和钻机两种方式获得样本,预计总重约为2公斤。
假如嫦娥5号全面成功,中国将成为美苏之后第三个采集月球样本的国家。
二、中国重量第一的航天探测器
嫦娥5号是中国 历史 上重量最大的航天探测器,有着复杂的四部分组合设计。
这分别是上升器、着陆器、返回器、轨道器,全部串联为一体。
上升器负责将收集的样品,从月球表面上送回月球轨道。着陆器携带上升期器,在月球表面着陆。返回器负责把收集的月球样本,穿越地球大气层,最终安全着陆在地面。轨道器主要承担在各个阶段的飞行功能。
因此,嫦娥5号重量超越了过去相对简单的月球探测器。
三、中国第一复杂、难度最大的航天任务
嫦娥5号任务是我国复杂程度第一、风险最大的天体无人探测任务。嫦娥1号与嫦娥2号实际上只是卫星,嫦娥3号与嫦娥4号只有一个着陆器与一个轨道飞行器。5号总重量8200公斤,创造了中国航天探测器之最。在结构上,嫦娥5号月球探测器也复杂得多,涉及多次分解、重新对接、变轨、加减速、大气层再入返回等操作。
嫦娥5号的整个任务过程,被划分为多达11个阶段,可谓令人眼花缭乱。它需要两次发射,由长征5号从地面发射,此后上升器要从与月面发射。两次着陆,着陆器在月面着陆,返回器在地球着陆。两次封装,在月面和月球轨道各封装一次。
而且有一次在月球轨道的交会对接,上升器对接返回器、轨道器,交接样本。
上述环节都有着很大的技术挑战,例如上升器从月球起飞时,没有预先准备的发射设备和环境控制能力,完全依靠航天器自身能力自主完成,而且必须考虑月球轨道交会对接的需求,难度很大。在38 万公里外的月球和轨道上,由于无线电信号延迟的关系,要求无人探测器高度自主。
专家们指出,这一极度复杂的任务全过程,最值得关注的是以往很少涉及的月面采样、月面发射、月球轨道交会对接、高速再入返回地球,它们都是新颖而关键的技术环节。预计任务全程达23天,期间要克服的困难非常多。
因此,嫦娥5号还是我国未来的月球探测工作的新起点,对未来进行载人登月以及深空探测,积累必不可少的技术、人力和硬件基础,是中国航天大突破的重要一步。
四、中国、全世界第一次月球轨道无人交会对接
过往,美苏返回的月球探测飞行器要么进行有人控制的月球轨道对接,要么采用无人探测器整体返回方式。这次嫦娥5号在月球轨道将会进行的无人交会对接,是人类航天史上的第一次。
专家介绍,这一无人交会对接,要求精度很高,相对位置误差必须低于5厘米。上升器与轨道器、返回器相比重量差异很大,几乎差5倍,这要求对接速度必须很低,否则轻的一方很容易被撞离轨道。这对各个飞行器的控制能力提出了更高要求。
五、中国第一次回收以宇宙第二速度飞行的航天器
嫦娥5号的返回器再入返回地球大气层,也有着极高的技术含量。
返回器必须以约为每秒11 公里的第二宇宙速度,飞返地球。这比地球轨道上返回的航天器快30%左右。一旦有少许偏差,返回器要么掠过地球、飞向茫茫空,要么过快的撞向地球。
中国航天人设计了半弹道跳跃式再入返回的返回方案,这又被称为“太空打水漂”。返回器先以高速进入大气层,在大气层边缘打一个水漂,短暂脱离大气层,借此减速到第一宇宙速度,约每秒8公里。随后返回器再次进入大气层,借助大气摩擦减速,克服期间产生的高热,再通过降落伞减速,返回到我国的四子王旗着陆场。
六,中国科研意义第一的地外天体探测任务
从月球获取样本,意义重大。嫦娥5号月球探测器将在月球正面风暴洋西北部进行采样。这一地区,还没有人类探测器到访过,因此有很高的考察价值。
美国和苏联探测器已经证实,月球火山活动在35亿年前达到顶峰,随后减弱,最终停止,但是如果嫦娥5号采回的样本,能够证实最近10亿至20亿年,月球仍在产生火山熔岩,这将改写人类对月球 历史 的认知。
最后,长征5号运载火箭也是这一任务的重大亮点。负责嫦娥5号发射任务的长征5号遥五运载火箭,已经完成了自身的第二次应用性发射任务,走向成熟期。长征5号长56.97米,重867吨,是中国唯一一种能够把8吨的航天器送入地月转移轨道的火箭。
小节
可以看到,嫦娥5号创下了一系列的中国第一,拉开了我国未来一系列月球探测、深空探测任务的序幕,意义非比寻常!
‘贰’ 长征五号返回是如何返航的
航天器返回地球的时候并不是垂直进入大气层,而是以一定的角度再入大气,而且由于高空气体稀薄飞船在重力作用下加速很快,降落伞的绳索难以承担那么大的冲击力反而不安全。
航天器本身是绕地球运行的,飞行角度可以看成是和地球表面平行的,航天器返回地球的时候经过制动减速无力维持绕地运行高度开始降落,但是这个时候飞船依然会一边降落速度一遍绕地运行,边绕边降速,随后飞船与大气层接触,如果直接打开降落伞则会导致飞船再入角变大,虽然高空大气稀薄,降落伞那么大的面积还是会增加减速效果。
载人航天是荣耀伴随着苦难的,火箭上升阶段和返回阶段是最危险的,所以上升阶段搞了逃逸塔,一旦火箭异常就将整个载人舱弹出带着宇航员逃生,返回的时候这些东西可都没有了,只能靠舱体的特殊涂料抵抗高温,靠降落伞在最后关头减速,重要的是返回程序设计,最终目的是保证宇航员安全无损地回到地球。
‘叁’ 2022年将实施6次飞行任务,我国航天技术都有了哪些突破
在2022年,可以说是我国的航天大年,说到技术突破,首当其冲的就是长征五号运载火箭,空间站的建设,对月球、火星的探测。
今年来我们加强了对月球和火星的探测,在月球方面我们成功进行月球土壤的取样并且返回,成为了除美国之外第二个进行取样的国家,并且美国已经很多年没有这个能力了,火星探测方面我们也成功发射了天问号火星探测车,羲和号卫星。
‘肆’ 为何嫦娥五号选择“太空打水漂”的返回方案
“太空打水漂”是指嫦娥五号的返回器会先以高速进入地球大气层,然后借助大气层提供升力跳起来,之后再重新进入到地球大气层,返回地面,专业术语叫做:高速再入轨道技术。
之所以选择这种返回方案是为了让返回器减速。太空中没有大气层,返回器在返回时速度极快,以至于在进入大气层时的速度接近第二宇宙速度(11.2km/s),超高速会使返回器与空气发生剧烈摩擦,可能会导致燃烧殆尽。
“打水漂”则会让返回器高速进入大气层时,削减速度,使返回器的速度降低到第一宇宙速度(7.9km/s)。
尽管如此,返回器依然会与空气发生剧烈摩擦,其表面温度最高可达2000多摄氏度,如果高温传入到返回器内部,将会对嫦娥五号挖掘的月球岩石和土壤产生不利影响。
嫦娥五号返回器示意图
为此我国对返回器进行了精心设计——侧面设有一个洞,洞里面有推力器,返回器在大气层飞行时,不仅受到阻力,也会有些许升力,凭借着这种方式,返回器才得以成功实现半弹道跳跃方式返回。
希望能够帮到您,望采纳。
‘伍’ 长征五号是干什么的
长征五号是一种新型大推力运载火箭,属于大型低温液体捆绑式运载火箭。
长征五号运载火箭是按照“高可靠、低成本、无毒无污染、适应性强、安全性好”的原则和模块化思想研制的新一代大型运载火箭,也是中国新一代运载火箭中芯级直径为5米的火箭系列。
长征五号为捆绑四个助推器的两级半构型火箭,采用无毒无污染推进剂,火箭全箭总长56.97米,起飞质量约869吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,可以完成近地轨道卫星、地球同步转移轨道卫星、太阳同步轨道卫星、空间站、月球探测器和火星探测器等各类航天器的发射任务。
长征五号理论上有32吨的近地轨道运载能力,但不用于发射该轨道卫星。
中国未来天宫空间站、北斗导航系统的建设,探月三期工程及其它深空探测的实施都将使用该火箭系列。
长征五号运载火箭
‘陆’ 长征五号的布局结构是什么样的
长征五号系列运载火箭分为六种构型,用字母A-F表示,分别对应其下属的六款火箭。其中构型A、B、C为带助推器的一级火箭结构(即“一级半”),主要用于发射近地轨道航天器;构型D、E、F为带助推器的二级火箭结构(即“二级半”),主要用于发射高轨道航天器。其中构型D为基本型。
长征五号卫星整流罩是中国直径最大、质量最大的整流罩,直径5.2米,长度根据不同的下属型号而有所不同(详见“系列型号”一节)。
该整流罩首次采用了冯·卡门外形泡沫夹层结构和横向线性分离装置等新技术。
整流罩将与有效载荷一起垂直整体运输、吊装。
预祝长征五号卫星发射成功。