嫦娥五号( 二 )




在这些环节中,有些是采用已有的成熟方案,有些则是新技术 。尽管在近地轨道 , 飞行器的交会对接已由神舟飞船和天宫飞行器进行过多次 , 但在月球轨道上还是第一次 。就最新最关键的技术环节而言,月面采样、月面上升、交会对接、高速再入返回地球都属于此类 。


对嫦娥五号的设计研制人员来说,嫦娥五号全身都充满着亮点,但这些亮点在成功之前也都是难点和挑战 。


就像科学家评价的,这项任务在技术上具有挑战性,很多事情都可能出错 。着陆器可能会坠地或翻倒,途中样本可能会从存储器中逃逸,但“我们都希望它能成功 。”




“着陆点的选择极为明智 。”这是地质学家对嫦娥五号的判断 。


从200公里月球轨道开始,嫦娥五号着陆器和上升器将分离并下降到月球正面风暴洋西北部地区1300米高的火山群 。有月球研究学者形容,从地球上看起来,这里更像是广阔、黑暗的熔岩平原 。


嫦娥五号登陆点即采样点就在此地 。过去 , 没有人类或是探测器到访此处,这里和嫦娥三号的月球虹湾着陆点的纬度基本相当 。


为何选择这个地点?科学方面的考虑是,根据目前研究成果,这块区域形成的地质年代较短,约37亿年左右,能帮助科学家对月球形成演化过程有更为整体的了解 。


从探月工程实现角度来看,采样点的月球纬度高低会影响太阳光照强度、能量保障、温度,这涉及到探测器的热控制 。此外,上升器上升后要跟轨道器、返回器组合体在月球轨道对接,通过月球着陆区经纬度的选择,尽量和轨道器所在的太空轨道面一致 , 有助于减少燃料消耗 。


嫦娥五号上升器和着陆器在月面站稳后,将同时用两种方式采样:机械臂在月球表面抓取、钻具钻取 。随后样本将被将储存于上升器,以便升空 。




一切准备就绪后,嫦娥五号上升器将从月球起飞 。


若在地球上发射,有专门的发射塔架,有相隔几千乃至几万公里的陆地测控站,有海上航天测量船和天上的天链卫星 。但在距离地球38万公里以外的月球 , 如果着陆地方不够平坦,不可能像调整发射塔架一样调整着陆器姿势 。嫦娥五号上升器从月球起飞,可视为一次从月球发射航天器的无人试验 。


一旦上升器回到月球轨道,样本需要被转移到返回器上 。样本的顺利转移有一个前提:上升器能和轨道器与返回器的组合体精准对接 。


两个航天器在空间的交会对接,好比浩瀚太空中“穿针引线” 。上升器和轨道器、返回器组合体的重量相差较大,如果采取触碰式对接,一旦控制不好速度和彼此的位置,上升器很可能被“撞飞” 。因此两者的对接采用“搂紧”方式,类似双臂拉住单杠随后收紧 。这种方式对精度要求极高,达到厘米级 。


解决“精度”难题,靠的是精确无比的导航控制技术 。但距离地球38万公里之遥的月球上空,没有GPS和北斗导航系统这样的卫星导航星座 。要精确预测两个航天器在月球轨道上飞行的位置和速度 , 还取决于对月球引力场掌握的程度 。在寂静无声的月球上空,两器的精准对接 , 将仰仗地球上的深空测控手段和嫦娥五号自己携带的敏感器来实现 。


现在,剩下的挑战,就是怎样把月球样品容器转移到轨道器里的返回器,完成样品的转移 。月球样品?。?但转移通道和进入容器也十分狭小 。用如此小的动作精确完成转移,这在人类航天历史上还没有出现过 。

相关经验推荐