嫦娥五號靠什麼往返地月？

2020-11-24 科技日報

◎ 張美書 張平 科技日報記者 付毅飛

11月24日，我國目前推力最大的長徵五號運載火箭，成功將嫦娥五號月球探測器送入地月轉移軌道，開啟了中國探月工程首次地月往返之旅。

漫漫徵程中，中國航天科技集團六院研製的107臺大小發動機將持續接力，助推嫦娥五號探月、返鄉。

長徵五號遙五運載火箭託舉嫦娥五號探測器進入雲層。付毅飛 攝

30臺發動機助推長徵五號飛天

中國探月工程，此前實施過5次發射，均由長徵三號甲系列運載火箭完成。而發射嫦娥五號的重任，首次落在了長徵五號運載火箭身上。

記者從六院了解到，長徵五號運載火箭配套了30臺火箭發動機。其中，8臺120噸級液氧煤油發動機、2臺50噸級氫氧發動機及2臺9噸級氫氧發動機，全部是我國新一代綠色環保發動機。正是它們，實現了長徵五號遙一火箭豪邁首飛、長徵五號遙三火箭王者歸來、長徵五號遙四火箭成功發射我國首個火星探測器「天問一號」。

這三型發動機，均為六院研製團隊歷時近20年為我國新一代運載火箭研製的主動力裝置。它們使長徵五號火箭具備了名列前茅的運載能力。

在長徵五號遙五火箭上，還有六院精心打造的輔助動力系統，它由18臺性能不一的姿控發動機，以及配套的氣瓶、閥門、管路和貯箱組成，是我國唯一涵蓋增壓氣體裝置、輸送系統、推進劑貯存裝置和推力室的獨立、完整動力系統。該系統安裝在火箭二級氧箱尾部，負責火箭二級發動機滑行階段的推進劑沉底管理、姿態控制和星箭分離前的末速修正。

正是在這30臺發動機，支撐長徵五號遙五火箭護送嫦娥五號探測器進入預定軌道，開啟探月徵程。

嫦娥五號推進器研製實現「不可能」的任務

與我國以往探月任務不同，嫦娥五號既要落月探測，又要採樣返回，任務更為複雜艱巨。六院研製的一系列空間姿控軌發動機，將在任務中派上大用場。

嫦娥五號探測器由著陸器、上升器、軌道器、返回器4部分組成。六院為著陸器、軌道器和上升器研製了三套推進系統，這是目前我國空間飛行器上最複雜的推進系統。

中國航天科技集團六院供圖

據六院專家介紹，這三套推進系統由77臺大小不同、性能各異的軌姿控發動機組成。系統性能指標高、質量輕、推進劑使用效率高，既能經歷嚴酷的溫度環境，又能適應寬範圍使用溫度。由於系統複雜，對其可靠性也有著更高要求。

為了實現探月三期工程「回」的目標，探測器推進系統面臨極為嚴苛的減重要求。六院團隊在充分評估風險後，作出了著陸器用4臺表面張力貯箱替代4臺金屬膜片貯箱方案的更改，並反覆驗證，完成了研製攻關，最終實現減重約26千克。

為了確保嫦娥五號能在月球平穩著陸，並從月球返回，六院為探測器量身定做了兩款3臺新型發動機。其中，軌道器上的1臺3000牛發動機，將為地月轉移、月地轉移中途修正、近月制動、離月加速提供推力；上升器上的1臺3000牛發動機，相當於1枚微縮版運載火箭，將為月面起飛提供推力；探測器月面軟著陸任務，將由1臺7500牛變推力發動機完成。

記者了解到，相比其它型號發動機組件，7500牛變推力發動機的流量調節器上，零件加工精度要求極高，公差達微米級，相當於1根頭髮的80分之一。僅1根流量調節錐上，就有8處公差為微米級的加工難點。這在行業內通常被認為是絕不可能完成的，航天工匠們卻將這種不可能的任務完美實現。

編輯：劉義陽

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