上海科研成果結成「5朵金花」助力嫦娥5號「奔月」

2020-11-24 大眾網

  東方網記者解敏11月24日報導:北京時間11月24日凌晨4時30分21秒,嫦娥五號月球探測器在海南文昌航天發射場成功發射。嫦娥五號是探月工程三期的主任務,將實現我國首次月面採樣返回,完成探月工程三步走目標之「回」的關鍵一步,推動月球探測科學技術的重大跨越。

  在此次嫦娥五號任務中,中科院上海分院5家研究所紛紛拿出了各自的亮眼技術,全程助力嫦娥五號的探月之旅走好每一步。

  3臺光電載荷助力嫦娥五號開展月球採樣返回任務

  科研團隊調試相關載荷

  按計劃,嫦娥五號將實施我國首個無人月面取樣返回任務。上海技物所負責研製嫦娥五號月球礦物光譜分析儀、雷射測距測速敏感器和雷射三維成像敏感器。

  月球礦物光譜分析儀是探測器有效載荷之一,將對月球表面著陸採樣區進行光譜探測和礦物組成分布分析。雷射測距測速敏感器、雷射三維成像敏感器是姿態控制(GNC)分系統的重要單機,是探測器能夠成功軟著陸月球表面的重要技術保障。

  雷射測距測速敏感器將在探測器著陸月面時提供遠程距離和速度信息,有望實現國際首次在月球探測器軟著陸階段使用雷射都卜勒測速技術進行三個正交方向速度測量。雷射三維成像敏感器將在探測器懸停時提供月面著陸區的精確三維圖像。

  三臺雷射器:滿足嫦娥五號多項嚴苛要求

  三維成像敏感器雷射器

  上海光機所承擔了兩個系統中的核心組件——三臺雷射器的研製。在承擔嫦娥三號、四號相關工作的基礎上,嫦娥五號上有兩款雷射器實現了技術繼承和升級:測距模塊用雷射器從環月階段開始工作,通過大能量、窄脈寬雷射來測量著陸器和月面的距離;三維成像敏感器雷射器在著陸器懸停時,利用高重頻、窄脈寬脈衝雷射瞬時對月面實施高精度三維成像,為選擇精確的著陸點提供依據;雷射器在減重20%的同時,滿足了嫦娥五號更苛刻的振動力學要求。

  為了實現嫦娥五號著陸更加平穩,還首次在著陸器上增加了測速模塊,從落月階段開始工作,通過探測雷射回波的頻率信息來測量著陸器相對月面的速度。

  VLBI測軌分系統提供精準定位任務

  作為探月工程測控與回收系統的重要組成部分,中國科學院上海天文臺牽頭的中國甚長基線幹涉測量(VLBI)網將與現有航天測控網,共同完成嫦娥五號探測器各飛行段的測定軌及定位任務。

  VLBI是一項高精度測角技術,在月球與深空探測器快速、高精度定軌和定位方面,有著不可或缺的重要作用。我國的VLBI測軌分系統由北京站、上海站、昆明站和烏魯木齊站以及位於上海天文臺的VLBI數據處理中心(VLBI中心)組成。這樣一個網所構成的望遠鏡解析度相當於口徑為3000多千米的巨大的綜合口徑射電望遠鏡,測角精度可以達到百分之幾角秒。

  在嫦娥五號任務中,VLBI將參與探測器地月轉移段、近月制動段、環月飛行段、著陸下降段、月面工作段、動力上升段、交會對接段、環月等待段和月地轉移段等階段,為探測器確定和預報軌道;確定著月面著陸點及月面起飛點的精確坐標,軌道器與上升器交會對接遠程導引等。

  多項關鍵材料應用於「嫦娥五號」探測器

  在此次航天任務中,中國科學院上海矽酸鹽研究所承擔了熱控塗層、高溫抗氧化塗層、高溫隔熱屏、發動機包覆材料、柔性薄膜熱控塗層及組件、耐燒蝕天線透波窗,以及大尺寸二氧化碲晶體、壓電陶瓷等關鍵材料的研製。

  上海有機所研製的陀螺儀專用浮液和有機熱控塗層,也在任務中保證了嫦娥系列探測器的可靠運行。

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  • 嫦娥五號奔月
    ,計劃實現月面自動採樣返回,助力深化月球成因和演化歷史等科學研究。此前,長徵三號甲火箭、長徵三號丙火箭以及長徵三號乙火箭承擔了發射我國月球探測器的任務,相繼發射了嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號和嫦娥四號四個月球探測器,完成了對月球的環繞探測、著陸探測和巡視探測。但是,執行本次嫦娥五號的發射任務,非長徵五號莫屬。這是為什麼呢?
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