胖五!嫦五!相當威武!

2020-12-12 雲南日報

11月24日4時30分,中國文昌航天發射場。我國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。

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,將運送嫦娥五號探測器至地月轉移軌道。新華社記者 金立旺 攝

長徵五號遙五運載火箭發射升空後,先後實施了助推器分離、整流罩分離、一二級分離以及器箭分離等動作。

國家航天局探月與航天工程中心副主任、嫦娥五號任務新聞發言人裴照宇介紹,嫦娥五號探測器由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成,在經歷地月轉移、近月制動、環月飛行後,著陸器和上升器組合體將與軌道器和返回器組合體分離,軌道器攜帶返回器留軌運行,著陸器承載上升器擇機實施月球正面預選區域軟著陸,按計劃開展月面自動採樣等後續工作。

據悉,嫦娥五號任務計劃實現三大工程目標: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、月球樣品儲存等關鍵技術,提升我國航天技術水平;二是實現我國首次地外天體自動採樣返回,推動科技進步;三是完善探月工程體系,為我國未來開展載人登月與深空探測積累重要人才、技術和物質基礎。

嫦娥五號任務的科學目標主要是開展著陸點區域形貌探測和地質背景勘察,獲取與月球樣品相關的現場分析數據,建立現場探測數據與實驗室分析數據之間的聯繫;對月球樣品進行系統、長期的實驗室研究,分析月壤結構、物理特性、物質組成,深化月球成因和演化歷史的研究。

嫦娥五號任務由國家航天局組織實施,具體由工程總體和探測器、運載火箭、發射場、測控與回收、地面應用等五大系統組成。

探月工程自2004年1月立項並正式啟動以來,已連續成功實施嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號、再入返回飛行試驗和嫦娥四號等五次任務。此次發射任務是長徵系列運載火箭的第353次飛行。

140秒看懂嫦娥五號探月任務

從西昌到文昌

從「嫦娥一號」到「嫦娥五號」

探月工程

每一次捷報頻傳的背後

都有雲南兒女的助力

「嫦五探月」技術細節披露

在最近召開的中國航天大會上

航天科技集團科技委副主任、

中國探月工程副總設計師於登雲

介紹了嫦娥五號

月球採樣返回情況的技術細節

嫦娥五號將執行月球採樣返回任務,這是我國探月三期的收官之作,相比於之前的任務,嫦娥五號承擔的任務最重,同時面臨的技術難題也更多。

第一個難題就是採樣,因為月球引力和地球不一樣,只有地球的六分之一,採樣封裝技術很關鍵,我國以前沒做過。

完成採樣之後,探測器將樣品帶回地球,這個過程中,面臨的第一個難題就是月面起飛。「我們原來在地面發射火箭,技術比較成熟,但在月面,是以著陸器作為起飛平臺,怎麼散熱、怎麼導流等一系列問題,以及上升過程中的控制,以前沒做過,這些是難點。」於登雲說。

採集的樣品成功從月面起飛後,要經過交會對接,將樣品轉移至返回器中,隨後返回器攜帶樣品返回地球。這個過程中,返回器的速度更高,需要一個既安全又穩妥的返迴路線。

「以前是以每秒7.9公裡的第一宇宙速度返回,這次是以每秒11.2公裡左右的第二宇宙速度返回,返回體的氣動外形、防熱材料以及控制,都將是一個挑戰。」於登雲說。

我們為什麼要去月亮上「挖土」?

為什麼

我們要萬裡迢迢

去月亮上「挖土」?

這些樣品

能發揮什麼作用?

幾十年前,隨著美國、蘇聯相繼從月球獲取樣本,幾千年來人們只能仰望、猜測的月球,被拉到了科學家的顯微鏡下,其神秘面紗被層層揭開。

1969年5月20日拍攝的運載阿波羅11號飛船升空的土星5號火箭。圖自中國網

除了認識月球

對這些樣品的研究

幫助科學家確立了現代行星科學

為認識各類行星的地質演化過程

提供了參考

中國科學院國家天文臺研究員鄭永春認為,月壤是從月球固體巖石圈到太陽系空間的過渡帶,包含著相關區域的大量信息。對月壤的研究不僅涉及月球本身,而且還包含太陽系空間物質和能量的重要信息。其中包括太陽系早期演化的歷史記錄、月巖和月壤的宇宙線暴露與輻照歷史、月球中揮發分的脫氣歷史、太陽風的組成、太陽表層的成分特徵、小天體和微隕石撞擊月球的歷史記錄等。

圖自中國航天科技集團

1978年,時任美國國家安全事務顧問布熱津斯基訪華時,向中國贈送了1克月球樣品。這塊要用放大鏡才能看清楚的石頭被分成兩半,一半收藏在北京天文館,一半由中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠帶領團隊進行研究。「我們把它是什麼,它的年齡是多少,它包含哪些東西,全弄清楚了。」歐陽自遠說,科研人員不僅判斷出該樣本是在阿波羅17號任務中採集的,確認了採集地點,甚至還分析出石頭所在地區是否有陽光照射。根據對這塊石頭的研究,他們共發表了40篇文章。

圖自中國航天科技集團

除了科學成果

研究月球巖石對開發月球資源

同樣意義重大

全國空間探測技術

首席科學傳播專家龐之浩介紹

研究月球樣品的重要成果之一

就是發現其中含有氦-3

這讓科學家極為興奮

氦-3是世界公認高效、清潔、安全的核聚變發電燃料。據計算,100噸氦-3所能創造的能源,相當於全世界一年消耗的能源總量。氦-3在地球上的蘊藏量極少,全球已知且容易取用的只有500公斤左右,而早期探測結果表明,月球淺層的氦-3含量多達上百萬噸,足夠解決人類的能源之憂。實際上,隨著人類對月球認識的加深,科學家發現月球氦-3的總儲量很可能更多。

「嫦五」為何選擇文昌航天發射場?

圖自楚天都市報

從武漢出發,經過2小時航程到達海口,轉乘高鐵十多分鐘就到達文昌市,再打車約半小時來到龍樓小鎮,「中國文昌航天發射場」便躍入了眼帘。

圖自楚天都市報

我國原有西昌、太原

以及酒泉三大衛星發射中心

「嫦娥五號」探月

為何選擇在文昌航天發射場發射?

文昌航天發射場主要由發射區、技術區、試驗協作區、技術勤務保障系統等區域構成,佔地約1.7萬畝。

圖自楚天都市報

在核心技術區內,分布著火箭廠房、衛星廠房、航天指揮控制中心。

3公裡安全範圍之外,便是兩個火箭發射塔架,1號塔用於發射長徵五號運載火箭,2號塔主要用於發射長徵七號運載火箭。

圖自楚天都市報

長徵七號運載火箭

起飛重量約600噸

長徵五號約870噸

這麼大的火箭

運輸自然是個大問題

圖自楚天都市報

「因為受到鐵路隧道寬度的限制,內陸發射場能發射火箭的芯級直徑最大是3.35米。而長徵五號是芯級直徑5米的大傢伙,鐵路不能運,只能走海路。」發射場有關負責人介紹,在這裡發射,除了有大火箭的運輸優勢,還有安全性也好,在文昌發射火箭之後往東、往南飛,1000公裡範圍內都主要是大海,火箭殘骸墜落不容易造成意外;

另外

這裡緯度低,靠赤道近

可利用地球自轉離心力提高推力

不僅可以降低火箭和衛星的能耗

還可增加發射重量、節約發射成本

在文昌發射同樣的衛星,比酒泉多載重150公斤,節省的燃料可讓衛星多運行2-3年,節省費用可達2億美元。

因此,早在上世紀70年代,海南島就曾經被列為國家火箭發射的最佳場址之一。但因當時國際形勢複雜,只好選在了更為隱秘和安全的內陸地區。

圖自楚天都市報

從上世紀90年代中期開始,經過充分醞釀和多輪科學評估,第四個衛星發射基地最終花落文昌,該發射場於2014年年底建成投入使用,2016年同時具備長徵五號、長徵七號兩型火箭發射條件。

在不平凡的2020

從胖五、北鬥

到天問、嫦娥

我們奮楫星河的腳步

從未停下

……

北鬥三號最後一顆全球組網衛星點火升空。圖自人民日報

從嫦娥一號

傳回《歌唱祖國》的音符

到嫦娥四號

拍下人類首張近距離月背影像

……

2019年1月3日11時40分,嫦娥四號著陸器獲取了月背影像圖並傳回地面。這是人類探測器在月球背面拍攝的第一張圖片。圖自新華視點

十幾年來

中國探月工程碩果纍纍

一個個驚喜時刻

令人印象深刻

以下視頻來源於

我們的太空

360秒回顧「嫦娥」奔月曆程

如今

我們又有了新的期待!

統籌:張海燕

雲報客戶端綜合自科技日報、央視、人民日報等

編輯:王熠

見習編輯:浦瀟

美編:李苒苒

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