為什麼「胖五」發射嫦娥五號要選在凌晨?

2020-12-14 江蘇新聞

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記者從國家航天局獲悉

11月24日 4 時 30 分

我國在中國文昌航天發射場

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

開啟我國首次地外天體採樣返回之旅

「胖五」飛天 箭指星辰

11月24日4時30分,長徵五號遙五運載火箭在中國文昌航天發射場點火升空,,在夜空中畫出一道金色的弧線,託舉著嫦娥五號探測器一飛沖天,探測器正式踏上了奔月之旅。

國家航天局探月與航天工程中心黨委副書記關鋒:

探月工程三期,是我國探月工程重大科技專項繞落回三步走戰略目標的最後一步,將實現月球採樣的返回。嫦娥五號任務是我國航天領域,迄今最複雜難度最大的任務之一,將在世界上首次採用無人月球軌道交會對接方式,實現月球月面的採樣返回。

今年最具「分量」的發射

探測器重達8.2噸

由中國航天科技集團有限公司第一研究院抓總研製的長徵五號運載火箭全長近57米,起飛重量約870噸,起飛推力超過1000噸,是目前我國運載能力最大的火箭。由於芯級直徑大於其他長徵火箭,長徵五號運載火箭被親切地稱為「胖五」。火箭飛行約2200秒後,順利將探測器送入預定軌道,開啟我國首次地外天體採樣返回之旅。

由中國航天科技集團有限公司第五研究院研製的嫦娥五號月球探測器由軌道器、返回器、著陸器、上升器組成,重 8.2 噸,是我國目前發射的重量最重的探測器,也是迄今為止我國研製的最複雜的太空飛行器系統。

航天科技集團五院 嫦娥五號探測器副總設計師阮劍華:

嫦娥五號探測器系統非常複雜,它是一個多學科多專業的融合,特別是這11個飛行過程,每一個飛行過程都有自身的任務特點和難點,這其中,月面工作站的採樣封裝技術,月面起飛技術,在月球軌道上的交會對接技術,以及第二宇宙速度的高速載入返回技術,都是需要我們重點突破的關鍵技術。

開啟我國首次地外天體採樣返回之旅

實現三大工程目標

此次任務有望實現我國航天史上的多個「首次」:一是地外天體的採樣與封裝;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。

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。

國家航天局探月與航天工程中心黨委副書記關鋒:

一是突破窄窗口多軌道裝訂發射、月面自動採樣與封裝、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採樣返回,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。

為什麼「胖五」發射嫦娥五號

要選在凌晨

「胖五」由中國航天科技集團有限公司第一研究院抓總研製,是我國目前起飛規模最大、運載能力最強、技術跨度最大的一型運載火箭。「胖五」身高約57米,起飛重量約870噸,是名副其實的「大力士」。它使我國現役火箭的運載能力提升2.5倍,可一次將16輛小汽車的重量送入太空,有了它,還能把更大更重的飛行器送到深遠的太空。為什麼「胖五」發射嫦娥五號要選擇凌晨升空?

一是便於奔月軌道的設計。月球探測與火星探測一樣,都屬於深空探測,在火箭發射軌道設計上,要考慮到地月相對位置關係,因此相比通信衛星等發射任務,約束條件更多。對於此次發射嫦娥五號探測器,要在滿足地球與月球位置關係的限制.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,長徵五號遙五運載火箭在凌晨發射最有利於奔月軌道的設計,可以滿足各種約束條件。

攝影:郭文彬

二是減少太陽活動對於嫦娥五號的影響。「胖五」飛向宇宙的時候,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。太陽活動對於嫦娥五號來說是非常複雜和麻煩的,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。

三是晚上的天空雲層更少,有利於信號的傳播。航天發射並不是一件輕鬆的事情,不像飛機起航那樣簡單。「胖五」發射更是一件極其複雜的事情,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,有利於「胖五」發射。雲層更少,也就代表雲層更薄,這樣的條件更有利於信號的傳播(厚雲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。)

攝影:郭文彬

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。凌晨的稀薄雲層,更便於觀測。

由於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,有利於地面的光學和測量設備跟蹤到目標,收集相關信息。「胖五」選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,並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」達到數萬公裡之後,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。

接下來咱們就翹首期待「胖五」護送嫦娥五號成功登月,帶回月壤,開啟九天攬月之旅!

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江蘇廣電融媒體新聞中心記者/ 鄭偉 李揚 王玉磊 郭文彬 葉雨恬 通訊員:錢航

綜合/ 央視新聞 新華社 國家航天局

編輯 / 桃桃

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    11月24日4時30分我國在中國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順利將探測器送入預定軌道開啟我國首次>執行此次發射任務的長徵五號運載火箭由中國航天科技集團有限公司一院抓總研製,在濱海新區總裝製造,地球同步轉移軌道運載能力達14噸級,作為我國首型5米芯級直徑的大推力運載火箭,被親切地稱為「胖五」火箭,運載能力位居世界現役火箭前列,足以將目前人類研製的最重無人探測器之一——嫦娥五號直接送入預定地月轉移軌道。
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    記者從國家航天局獲悉,今天(11月17日)上午,長徵五號遙五運載火箭和嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場垂直轉運至發射區,計劃於11月下旬擇機實施發射。經過此前發射任務的磨合,長徵五號進行了改進和完善。在前期總裝、測試等系列工作完成後,目前長徵五號已經為即將執行的嫦娥五號任務做好了準備。
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