嫦五回家路:太空打水漂歸來 15分鐘衝入躍出再扎進大氣層

2020-12-27 川北在線網

嫦五回家路:太空打水漂歸來 15分鐘衝入躍出再扎進大氣層

時間：2020-12-17 10:50   來源：今日頭條   責任編輯：莫小煙

川北在線核心提示：原標題：嫦五回家路:太空打水漂歸來 15分鐘衝入躍出再扎進大氣層 今天凌晨，攜帶著月球樣本的嫦娥五號返回器成功降落在內蒙古四子王旗預定地點，標誌著我國首次月面自動採樣返回任務取得圓滿成功。 回顧歷次探月任務，中國嫦娥均取得圓滿成功，但是各自歸宿因為任務要

　　原標題：嫦五回家路:太空打水漂歸來 15分鐘衝入躍出再扎進大氣層

 

　　今天凌晨，攜帶著月球樣本的嫦娥五號返回器成功降落在內蒙古四子王旗預定地點，標誌著我國首次月面自動採樣返回任務取得圓滿成功。

 

　　回顧歷次探月任務，中國「嫦娥」均取得圓滿成功，但是各自歸宿因為任務要求或飛向遙遠深空或永遠「棲身」月球。與幾位「姐姐」有去無回相比，嫦娥五號是個幸運兒——因為執行自動採樣返回任務而拿到了一張彌足珍貴的「回程票」。但返回之旅並非一路坦途，其中，極具中國特色的「半彈道跳躍式再入返回」立下了頭功。

 

　　15分鐘衝入躍出再扎進大氣層

 

　　截至目前，世界上只有美國、蘇聯的太空飛行器以及我國嫦娥5T開展過繞月再入返回試驗。資料顯示，國外的再入太空飛行器共有三類：彈道式再入太空飛行器、彈道-升力式再入太空飛行器和升力式再入太空飛行器。我國的探月工程則採用了一種全新的再入方式——半彈道跳躍式再入返回。

 

　　半彈道跳躍式再入返回究竟有何特點，嫦娥五號為何選擇這一方式？

 

　　嫦娥五號返回器從月球飛回來的速度是每秒11.2公裡的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的太空飛行器速度大多為每秒7.9公裡的第一宇宙速度，可別小看了這每秒3公裡的差距。這就好比扔石頭，同樣一塊石頭，從一層樓扔下來的速度和從十幾層樓扔下來速度肯定不一樣。同理，太空飛行器從數百公裡高的近地軌道返回和從38萬公裡遠的月球返回速度必然不同，且差距巨大。

 

　　要想讓嫦娥五號返回器安全順利返回地球，首要解決的就是速度這隻「攔路虎」。

 

　　在反覆研究美蘇經驗基礎上，根據我國太空飛行器實際情況，中國航天科技集團的設計師們決定藉助地球大氣層這個太空飛行器再入返回的天然屏障，通過空氣摩擦產生的阻力實現減速目的，並提出了一個大膽的方案——半彈道跳躍式再入返回。中國航天科技集團專家解讀說，這就像在太空中「打水漂」，返回器先是高速進入大氣層，再藉助大氣層提供的升力躍出大氣層，然後再以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面，整個過程環環相扣，要在15分鐘內完成。

 

　　防熱材料從33種新研材料中篩選

 

　　嫦娥五號返回器「回家路」中還有一隻「攔路虎」，那就是溫度。

 

　　見過神舟飛船返回艙的人一定對那身烏黑的外表印象深刻。之所以全身烏黑，是返回艙從近地軌道返回地球時，被大氣層劇烈摩擦產生的高溫燒灼而成的。專家表示，再入的速度提高一倍，再入熱量將提高8到9倍。如此高的溫度，一旦進入返回器的內部，後果不堪設想。

 

　　為了對抗高速進入大氣層時摩擦產生的劇烈高溫威脅，嫦娥五號設計團隊為探測器巧妙設計了一件「貼心防熱衣」。

 

　　首先，針對月球軌道返回熱環境、空間環境和重量的要求，提出了不同部位耐燒蝕和隔熱的具體需求與指標，從33種新研材料中篩選出了7種防熱材料，完成了防熱材料的布局和局部防熱結構設計，實現了我國由近地軌道再入到深空軌道再入的防熱結構設計的跨越。

 

　　其次，提出了三維傳熱燒蝕分析方法，採用整體變厚度、變密度，分區域、偏軸設計方案，突破了輕量化設計關鍵技術，並利用一維燒蝕分析和三維溫度場分析相結合的數值分析方法，實現了用全面的局部燒蝕試驗代替整器燒蝕試驗，為任務成功奠定了基礎。

 

　　從防熱結構設計、防熱材料成型工藝研究、焊接工藝研究，到工程樣機、結構器、熱控器、專項試驗驗證器、正樣器……嫦娥五號返回器的「防熱衣」可謂精心「縫製」而成，最終成為返回器安全順利返回地球的生命保障。

   投稿郵箱：chuanbeiol@163.com   詳情請訪問川北在線：http://www.guangyuanol.cn/

相關焦點

  • 嫦娥五號太空「打水漂」回家,我們比美帝強在哪?領先至少10年
    當太空飛行器由太空「撞」向大氣層時，大氣層會產生一個「彈力」，學名「弓形激波」，將太空飛行器反彈出大氣層，由於這種現象很像人們在河邊玩的「打水漂」，所以也就俗稱為「太空打水漂」。，才是「太空打水漂」的真正作用所在。
  • 嫦娥五號「挖土」歸來!揭秘:返回器為何用「打水漂」的形式回家
    「23天前，我們也是在這個大廳通過天鏈衛星為長徵五號遙五運載火箭提供了天基測控服務，順利將『嫦娥』送出去。今天，我們也圓滿地將她迎了回來。」此次任務的調度指揮高泉在工作現場說。突破太空「郵差」成就嫦五探月之旅風塵僕僕趕到地球上空後，嫦娥五號探測器軌道器、返回器分離。
  • 嫦娥五號探月任務特別報導之三「嫦五」回家 續寫月宮新傳奇
    原標題：嫦娥五號探月任務特別報導之三「嫦五」回家 續寫月宮新傳奇新華社記者 嶽月偉攝「嫦五」回家了！北京時間12月17日1時59分，嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸，標誌著中國首次地外天體採樣返回任務圓滿完成，為探月工程「繞、落、回」三步走發展規劃畫上了圓滿句號。
  • 嫦娥五號再入大氣層的「太空打水漂」有多難?
    環球時報-環球網報導 記者 劉揚【環球時報-環球網報導 記者 劉揚】「打水漂」是一種古老而有意思的遊戲，嫦娥五號返回器就是採用這種類似「打水漂」的形式返回地球的，嫦娥五號的返回是我國打出的第二個「太空水漂」，第一個是在嫦娥五號飛行試驗器上實現的，那次任務是為此次任務做的技術探索，中國航天科技集團五院五院502所是嫦娥五號
  • 嫦娥五號返回器如何回家?穿上「防熱衣」打了個「水漂」
    很多人都試過「打水漂」，找一片薄薄的石頭或者瓦片，放低身姿，將石頭或者瓦片斜貼著水面擲出，神奇的一幕便會出現：石頭或者瓦片扎入水裡後又會快速躍出，回到空中，再扎入水裡，又回到空中……如此重複多次。這次，嫦娥五號探測器的返回器回到地球，就是在太空中打了「水漂」後回來的。
  • 不只嫦五有打水漂絕技,我國用在了高超音速飛彈,也可以凌波微步
    嫦娥五號計劃的圓滿成功讓我國再度成為了世界媒體的中心，大家都在分析這次我國在嫦娥五號的身上應用了哪些高新技術，其中關注度最高的就是探測器返回時使用的打水漂技術，該技術的門檻很高，而我國卻用實際行動表明，我們已經掌握了。
  • 嫦娥五號「回家之路」:返回器搜索首用外骨骼 嫦五返回器介紹及外...
    川北在線核心提示：原標題：嫦娥五號回家之路：返回器搜索首用外骨骼 嫦五返回器介紹及外骨骼詳解 最近在熱搜的熱度應該首先想到的就是嫦娥五號了，今天嫦五返回器搜索首用外骨骼再次引發了關注。嫦娥五號將著陸內蒙古四子王旗，而為了快速和嫦娥五號返回器建立連接，首次使用了人工外骨 　　原標題：嫦娥五號「回家之路」：返回器搜索首用外骨骼 嫦五返回器介紹及外骨骼詳解 　　最近在熱搜的熱度應該首先想到的就是嫦娥五號了，今天嫦五返回器搜索首用外骨骼再次引發了關注。
  • 追蹤| 「嫦娥」回家驚心動魄900秒!最後竟被小動物搶鏡……
    截至目前，世界上只有美國、蘇聯的太空飛行器以及中國探月三期再入返回飛行試驗器成功開展了繞月再入返回試驗。來自國家航天局的消息稱，作為我國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程，嫦娥五號任務成功實現了多方面技術創新、突破了一系列關鍵技術，從太空以「打水漂」的形式帶樣返回地球，就是其中一個重大突破。嫦娥五號返回器如何回家， 「太空水漂」又是如何完成的？
  • 「打水漂」返回地球、貼滿暖寶寶!嫦五回家的「神操作」是為了啥
    嫦娥五號教你怎樣在大氣層表面「打水漂」以接近第二宇宙速度返回地球與幾位「姐姐」相比，嫦娥五號拿到的是一張地月旅行科研人員在反覆學習和研究美、蘇經驗的基礎上，結合我國太空飛行器實際情況，決定藉助地球大氣層這個太空飛行器再入返回的天然屏障。他們提出了一個大膽的方案——半彈道跳躍式再入返回。
  • 娥五號再入大氣層的「太空打水漂有多難?30多倍音速下返航
    「打水漂」是一種古老而有意思的遊戲，嫦娥五號返回器就是採用這種類似「打水漂」的形式返回地球的，嫦娥五號的返回是我國打出的第二個「太空水漂」，第一個是在嫦娥五號飛行試驗器上實現的，那次任務是為此次任務做的技術探索，中國航天科技集團五院五院502所是嫦娥五號「太空水漂」技能的「製造」者。那麼它是如何實現的呢？
  • 娥五號再入大氣層的太空打水漂有多難?30多倍音速下返航
    「打水漂」是一種古老而有意思的遊戲，嫦娥五號返回器就是採用這種類似「打水漂」的形式返回地球的，嫦娥五號的返回是我國打出的第二個「太空水漂」，第一個是在嫦娥五號飛行試驗器上實現的，那次任務是為此次任務做的技術探索，中國航天科技集團五院五院502所是嫦娥五號「太空水漂」技能的「製造」者。
  • 「嫦五」回家在即,西班牙馬斯帕洛馬斯航天中心來幫忙!
    馬斯帕洛馬斯航天中心主任 拉斐爾·薩哈貢·施瓦茲：我們將再次擔任重要工作，我們將用我們的直徑為15米的天線，對中國嫦娥五號探測器進入大氣層進行追蹤。我想強調的是，這個追蹤是非常重要的，因為知道探測器進入大氣層的確切切入點，就可以知道探測器著陸的具體方位。
  • 史上「打水漂」的太空飛行器,阿波羅非首次,嫦五的精度堪稱世界一流
    在太空探索方面，蘇聯航天完成了多個人類首次。第一個掌握太空飛行器再入返回技術，第一個實現深空無人自動採樣返回等等。在1967-1970年期間，蘇聯先後發射了「探測器」系列的4~8號，對月球實施繞飛試驗。，12分鐘後濺落在印度洋。
  • 嫦娥五號「挖土」歸來實現我國航天史上多個重大突破
    突破　　太空「郵差」成就嫦五探月之旅　　風塵僕僕趕到地球上空後，嫦娥五號探測器軌道器、返回器分離。返回器帶著月壤進入大氣層，飛向著陸場。此時，嫦娥五號任務完成在即。回過頭看，貫穿任務全過程的一個核心器件就是由中國航天科技（000901）集團八院研製的軌道器。
  • 「嫦五」歸來,「太空快遞」如何用?漫天星辰如何「摘」?
    11月24日4時30分，中國在文昌航天發射場，用長徵五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約2200秒後，順利將探測器送入預定軌道，開啟中國首次地外天體採樣返回之旅。中新社記者 駱雲飛 攝中新社記者：您剛才提到嫦娥五號再入返回的方案，為了讓它順利回家，科技人員設計了一種獨特方式，俗稱在太空中「打水漂」。您能不能給我們解釋一下什麼是太空「打水漂」？實施「打水漂」的難度和關鍵點在哪裡？裴照宇：這一次嫦娥五號選擇的再入方案，準確地說叫半彈道跳躍式再入。
  • 「長五」送「嫦五」 登月去取土!
    該探測器由軌道器、返回器、著陸器和上升器4器組成，分為15個分系統，是迄今為止我國研製的最為複雜的太空飛行器系統之一。雖然「重」，但嫦娥五號卻很靈巧，它要在太空中獨自完成一系列「高難度動作」。它的核心使命是：在月面工作約2天的時間裡採集約2公斤月壤樣品並帶回地球。
  • 嫦娥攬月|「打水漂」回家不易,解決兩隻「攔路虎」決定成敗
    與幾位「姐姐」遠嫁相比，嫦娥五號則拿到了地球和月球旅行的「往返票」，但回家之路並不是一片坦途，許多挑戰和風險需要克服，尤其是如何「打敗」兩隻「攔路虎」決定了任務的成敗。本文圖片來源：航天科技集團五院、新華社、央視截圖嫦娥五號「打水漂」回地球此前，中國發射了20餘顆返回式衛星，回收了11艘神舟系列飛船和新一代載人飛船。
  • 踏凌波舞步 披隔熱霓裳——揭秘「嫦娥」回家之路
    在太空「打個水漂」再回來嫦娥五號返回器是在太空中打了個「水漂」之後回來的。「為什麼要採用這種『打水漂』的形式回家呢？」中國航天科技集團五院總體設計部嫦娥五號探測器總體主任設計師孟佔峰告訴記者，嫦娥五號返回器從月球歸來的速度是高達每秒11.2公裡的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的太空飛行器速度大多為每秒7.9公裡的第一宇宙速度，可別小看了這每秒3公裡多的差距，太空飛行器如果以過高的速度進入大氣層，摩擦產生的劇烈高溫將帶來極大風險，因此必須解決「減速」問題。
  • 「嫦五」奔月「挖土」 將實現中國航天史上五個「首次」
    作為我國探月工程「繞、落、回」三步走戰略中的關鍵收官之戰，嫦娥五號探測器將有望創造我國航天史上的五個「首次」。然後通過月面起飛、在月球軌道完成交會對接、月地轉移和再入回收等過程，最終將月球樣品安全送至地球家園。首次地外天體的起飛當嫦娥「五姑娘」完成月面工作後，她就要踏上「回娘家」的旅程。
  • 17日凌晨,中國傳來重磅消息,嫦五月球「挖土」歸來,全球矚目
    嫦娥五號順利歸來宣告中國首次實現月球無人採集工作及返回，推進了中國對月球成因和演化歷史等科學研究的進程，為中國探月工程的收官之戰。據科技日報12月17日報導，嫦娥五號月球探測器返回地球過程中，必須攻克氣壓、防熱、宇宙溫差等系列難題。為了在大氣層表面「打水漂」，避免嫦娥五號返回時飛行速度過快撞向地球。