嫦娥五號創造中國航天史上多個首次

2020-12-05 同花順金融服務網

　　12月1日23時11分，嫦娥五號探測器著陸月球表面；12月3日23時10分，完成月表工作的嫦娥五號上升器點火起飛。鑽取完成、採樣結束、點火起飛……一系列操作在這48小時裡按計劃順利進行，每一步都是中國航天領域的首次嘗試。

　　雖然在地球上經過成千上萬次試驗，但由於月表複雜、極端的環境，以及導航的「鞭長莫及」，很多關鍵動作只能依靠探測器自主決策，每一步都蘊含著風險。

　　·月面採樣

　　採用兩種「挖土」模式「人工智慧」助力

　　嫦娥五號月面工作為期2天，實際採集樣本時間為19小時。在整個嫦娥五號任務中，最核心關鍵的操作就是自動採樣和封裝，需要考慮探測器的測控、光照條件、電源、熱控等各種約束。

　　航天科技（000901）集團五院設計師為嫦娥五號設計了兩種「挖土」模式：鑽取和表取。鑽取是利用鑽頭鑽進月表2米深處，採集深層樣品；表取是在降落點附近月球表面多點採樣，採集月表樣品。據鑽取系統研製單位航天科技集團五院529廠介紹，採樣的鑽頭具備對8級硬度巖石的鑽進能力，針對不同顆粒度月壤，會採取切、削、撥、擠、排等不同操作。此外，鑽取系統有「人工智慧」的幫助。在經過上千次試驗後，形成不同工況的鑽取參數資料庫。資料庫支撐月表工作決策，鑽頭在月表遇到不同工況，鑽取系統可以在「迴轉」「衝擊」和「迴轉+衝擊」三種模式中自由切換，適應複雜的情形。

　　嫦娥五號帶回的樣品重量被設定為2千克，這是依據探測器運載能力等因素綜合考慮的。中國科學院國家天文臺研究員鄭永春表示，從科研需求角度來看，2千克樣品已足夠支撐科學研究。隨著科技的進步，科學家希望得到的是在月球多個區域的取樣。此次嫦娥五號採樣的地點，正是此前人類探測器從未到過的區域，有望為月球火山、地質活動演化帶來新的研究成果。

　　·月面起飛

　　沒有「地勤」支持著陸器做「發射塔架」

　　12月3日23時10分，完成月表工作的嫦娥五號上升器點火起飛，這是我國太空飛行器首次在地外天體起飛。

　　這與在地面發射火箭不同，地面有完善的發射場系統和保障團隊，起飛位置和姿態可以精準測算，保障措施齊全。但月面起飛沒有「地勤」支持，一切都靠自己，還必須一次成功。

　　起飛時，著陸器就是上升器的「發射塔架」。上升器在起飛前數小時進入準備程序。地球上的科研人員根據上升器姿態和位置等數據，計算上升器起飛時間、姿態軌道調整參數等數據，遠程注入上升器的控制系統，設定預定起飛時刻。

　　預定起飛時刻來臨，主發動機自行點火。在起飛最初一小段距離，上升器不進行姿態調整，之後會迅速調平，豎直上升。到達一定高度後，按照既定程序拐彎，以一定角度轉入軌道入射段。整個過程約6分鐘，飛行約250公裡，上升器順利進入了交會對接初始軌道。

　　上升器進入交會對接初始軌道後，還要進行多圈飛行，完成4次遠程導引，來到軌道器和返回器組合體斜上方位置，準備交會對接。對接成功後，上升器將採集的樣品轉移到返回器裡，然後分離，完成使命，留在環月軌道上。

　　·月面展旗

　　1秒內完成系列動作國旗選材超過1年

　　完成了樣品採樣和封裝，在起飛回家之前，嫦娥五號還做了一件事：展開五星紅旗。

　　這面國旗很輕，重量只有12克，被收納在「旗杆」裡，固定在基座上，一直處於密封狀態。展旗的時候，經過解鎖、支架展開、支架固定等步驟，以捲軸形式打開，一系列動作在1秒鐘內完成。

　　此次展旗也創造了中國航天的一個首次。嫦娥三號、四號在月球展示的國旗，都是噴塗在探測器上，不需要特別操作。而嫦娥五號的國旗是獨立的機構，有展開的動作，也是唯一一面織物國旗。

　　據嫦娥五號月面國旗展示系統研製方航天三江九部介紹，因月面的極端環境，溫差在正負150攝氏度間，單一纖維和紡織工藝無法滿足要求。普通國旗放在月球上，會迅速褪色、串色，甚至分解。選材花費了超過1年的時間，研製人員對數十種纖維材料做了大量物理實驗，最終選出一種新型複合材料，能夠在月球實現不褪色、不串色、不變形。

　　為了控制重量，研製團隊還對結構優化設計，儘量將結構件做薄、做小。比如旗杆頂端用來固定的球做成空心，重量小到極致。加工人員從玩具扭蛋中得來靈感，製作兩個半球，用螺紋組合為完整球體。這項工藝相當於在頭髮絲上做微雕，還獲得了發明專利。

　　新京報記者倪偉

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責任編輯：hmg

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