成功！月面上升起飛，嫦娥五號踏上歸途

2020-12-05 話匣子FM

北京時間今晚11點10分

嫦娥五號上升器上的

3000牛發動機點火

帶動上升器起飛

與著陸器「戰友」告別

月面起飛效果圖

這是具有歷史意義的一刻

中國太空飛行器第一次在地外天體起飛

月面起飛前

著陸器上的一個機構

展示了一面特製的五星紅旗

月球上的一抹「中國紅」格外鮮豔

國旗展示效果圖

發動機工作約6分鐘

將上升器送入預定環月軌道

11點27分左右

上升器太陽帆板順利展開

成為了一顆月球衛星

在200公裡高度環月軌道上的

軌返組合體正翹首以待

由此，嫦娥五號任務在成功

飛天、落月、「挖土」之後

正式進入下半場

唯一的主題便是——平安回家

「嫦娥」的歸途

除了今晚的上升起飛——從月面出發

還將上演熱情相擁、託付重任、永久揮別

以及烈焰灼燒的酷烈考驗

上升器發動機點火瞬間

一切的一切

都是為了返回器中的

樣品容器中的

那約2千克的月球樣品

話說，還有比這更珍貴的「稀土」嗎？！

嫦娥五號表取採樣

下面話匣君來具體說說月面起飛

其實就是一次迷你版的火箭發射

以往，發射是為了出發

這一次，發射是為了返回

上升器的動力之源

是裝在其底部的一臺3000牛發動機

和軌道器上的屬於同款

別看推力不算大

但上升器本身只有50餘千克

加上月球引力只有地球的六分之一

且沒有空氣阻力

將上升器加速到每秒1.68千米

的月球第一宇宙速度並非難事

嫦娥五號著上組合體熱真空測試

但月面起飛仍然極具挑戰性

我們看地面上的火箭發射

都依託於塔架確保垂直樹立

發射臺下面還有巨大的導流槽

發動機噴射出的高溫火焰

會被導流槽中的水流降溫

從而減小對箭體的傷害

月面起飛效果圖

上升器從月面起飛

下面的著陸器就擔當了塔架的角色

著陸的月面不是平地

著陸器有傾斜角度怎麼辦？

為了解決這個問題

小小的上升器上除了3000牛發動機

還裝有20臺小推力的姿控發動機

並在地面上進行了一系列驗證試驗

確保在一定的角度範圍內

上升器斜著也能飛起來

而且可以把軌道「扳」正

事實上，嫦娥五號落月過程堪稱完美

著陸區域非常平坦

對於上升起飛十分有利

嫦娥五號著陸器的「美腿」

第二個難題在於高溫考驗

上升器從著陸器上起飛的一刻

發動機的羽流會被「憋」回去

對噴管內部產生正激波

使得噴管貼壁部位溫度急劇上升

科研人員對激波環境下的流場

和熱環境影響進行了精確的計算

並策划進行了各種地面模擬驗證試驗

確定了最佳的結構設計

驗證了發動機在惡劣環境下的適應性

高溫的考驗還體現在

起飛時刻是月球的「午後」

熾烈的陽光讓月表溫度在100攝氏度以上

同樣給發動機工作帶來嚴峻挑戰

嫦娥五號拍攝月午光照下的著陸區

第三個難題在於參數的設定

「嫦娥」落月是自主完成的

而月面上升起飛卻是由地面精準操控

嫦娥五號任務

軌道總體主任設計師馬傳令介紹

在樣品封裝完成後

地面飛控人員根據著上組合體的姿態

以及軌道器的環月軌道

為上升器計算出最佳的飛行方向和參數

上升器以這種方式飛行

可以用最小的能量消耗追上軌返組合體

馬傳令還透露

上升器的發射窗口是唯一的

月球的自轉周期是一個月

一旦錯過了和軌返組合體的對接窗口

就要等到下一個月

嫦娥五號全景相機拍攝的月面照片

然而月夜的最低溫度

可達零下190攝氏度

沒有資料表明上升器

配備了同位素熱源等「過夜」裝備

所以月面起飛必須一次成功

另外由於月球上沒有導航星座

上升器起飛後

需在地面測控輔助下

藉助自身攜帶的特殊敏感器

實現自主定位、定姿

嫦娥五號鑽取提取機構

接下來的兩天裡

飛控團隊將對上升器

進行4次遠程導引操作

使其進入15×185公裡的橢圓形軌道

為後續與軌返組合體的

交會對接做好準備

月球軌道自動交會對接效果圖

中國航天歷史上

最複雜，難度最高的任務

已經成功了一大半

距離凱旋，一天比一天近了

但每一步都決定著最終的成敗

嫦娥，要繼續加油啊！

-本文完-

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