僅消耗原計劃0.3%推進劑:解密嫦娥五號軌道器再「加班」背後故事

2021-02-07 騰訊網

僅消耗原計劃0.3%推進劑：解密嫦娥五號軌道器再「加班」背後故事

中新社北京1月13日電 題：僅消耗原計劃0.3%推進劑：解密嫦娥五號軌道器再「加班」背後故事

作者 高詩淇 郭超凱

2020年12月17日，嫦娥五號任務軌道器與返回器在距離地球5000公裡處實施分離，返回器攜帶月球樣品返回地球，軌道器順利執行規避機動。中國國家航天局近日對外宣布，在完成既定主任務後，嫦娥五號軌道器開展拓展任務，啟程飛往距離地球約150萬公裡的日地拉格朗日L1點。

嫦娥五號軌道器為什麼還能再「加班」？中國運載火箭技術研究院火箭專家介紹道，這是因為託舉嫦娥五號探測器升空的長徵五號火箭入軌精度非常高，使得嫦娥五號軌道器的地月軌道修正次數減少，用於軌道修正的推進劑實際僅消耗了原計劃的0.3%，省出大量燃料。在完成返回器護送任務後，嫦娥五號軌道器還剩200多公斤推進劑。有這麼多燃料可用，「元氣滿滿」的軌道器自然就有動力繼續「加班」。

此次火箭入軌精度為何如此高？這就要歸功於中國運載火箭技術研究院的軌道設計師們，他們為長徵五號運載火箭專門精心設計了近乎完美的飛行軌道。軌道設計可以說是火箭核心參數的基因和靈魂。長徵五號運載火箭選擇飛行軌道，總體上要經過兩輪篩選。

第一輪是「海選」。嫦娥五號要去月球，理想的發射軌道是星箭分離後，嫦娥五號可以直接「滑」到近月點後再點火制動，達到節省推進劑並快速到達月球的目的。但是，地月距離在不斷變化，發射時間不同，對應的發射軌道也不同，因此，第一輪海選的目標就是確定發射區間。

綜合探測器分離後的太陽能板光照角度、通訊天線指向、月面採樣光照和返回器測控等條件，每年10至12月中有2至3天，每天約50分鐘符合理想發射窗口要求。這個海選過程，可謂「萬裡挑一」。

第二輪是「優選」。通常一枚火箭有一條軌道就夠了，但探月工程三期對火箭發射概率和發射窗口都提出更高要求，為克服颱風過境影響，提升故障適應性，軌道設計人員開展了精細化的奔月多軌道設計和關鍵技術驗證攻關。

海選出的發射窗口被精確切割成一個個小窗口，每個小窗口設計相應發射軌道進行優選，最終確認了2020年11月24、25日的奔月多軌道設計，這些軌道中的每一條都能將嫦娥五號準確送入地月轉移軌道。發射當天，長徵五號運載火箭可以從容地優中選優，從這些軌道中選擇一條最符合實際情況的最佳線路，帶著嫦娥五號去遠行。

設計人員還建立了高精度地月轉移多天體飛行力學模型算法，綜合發射軌道設計參數影響規律，直接根據嫦娥五號期望的目標軌道參數，優化火箭飛行程序，改變入軌點位置。這樣一來，嫦娥五號踏上奔月旅程後，就減少了軌道修正次數，省出了「加班」燃料。(完)

相關焦點

  • 嫦娥五號軌道器去「加班」的燃料是來自哪裡?官方揭秘
    當然，讓嫦娥五號軌道器「加班」可不是這麼容易，「加班費」是千萬不能少的，有足夠的燃料才能驅動軌道器前往距離地球約150萬公裡外的「日地拉格朗日L1點」，那麼這些燃料又是從何而來的呢？對此，中國運載火箭技術研究院進行了說明。
  • 推進劑僅消耗0.3%!嫦娥五號軌道器再出發,燃料富餘動力充沛
    2014年4月24日，探月三期工程先導星嫦娥5T1再入返回試驗飛行器發射升空，該探測器是嫦娥五號任務的驗證飛行器。主要驗證月地轉移軌道高速半彈道跳躍式再入返回技術，當探測器自月球軌道歸來釋放返回器後，軌道器如同今時今日的嫦娥五號軌道器一樣隨即實施軌道機動，最終進入到一條遠地點54萬公裡、近地點600公裡的大橢圓轉移軌道，後續又借力月球奔赴地月拉格朗日L2點，並建立環繞運行軌道。
  • 嫦娥五號軌道器已變軌,「嫦娥」「維納斯」或相會!
    我們嫦娥五號月球探測器由軌道器、著陸器、返回器、上升器四部分構成，帶著月壤樣本返回地球的只有返回器，那麼剩下的三個部分都去哪裡了呢？其實它仍然在地球外太空運行，不過12月20日有消息傳出，嫦娥五號的軌道器正在開始變軌，說明它在進行新的擴展任務，12月21日，嫦娥工程相關負責人宣稱軌道器將前往地月拉格朗日點收集相關軌道數據，為今後的木星土星等相對較為遙遠的天體的探測活動鋪路，不過這項探測活動費不了太多燃料，也有人分析認為之後它很可能被派去探訪金星。
  • 七年研製、三年貯存，嫦娥五號軌道器「白手起家」的故事
    自2011年嫦娥五號軌道器立項起，中國航天科技集團八院探月工程負責人張玉花就帶領團隊「白手起家」，展開了七年研製、三年貯存的攻堅之旅，這是她探月之路上經歷時間最長、研製最為艱苦的一個太空飛行器。張玉花在載人航天幹了18年，一紙調令來到探月，從嫦娥三號、嫦娥四號再到嫦娥五號，她一路走來，從無到有，帶出了一個作風硬朗的探月隊伍，一步一個腳印堅定地走向月球。
  • 嫦娥五軌道器變成太空垃圾?專家:仍有重要任務,類似嫦娥二號
    高難度的月軌無人交會舉世矚目的嫦娥五號探月任務圓滿完成，其中軌道器作為嫦娥五號探測器的核心部件，發揮了極為重要的作用。「繞、落、回」三個環節，哪一個都少不了軌道器。尤其是38萬公裡外的月軌自主無人交會對接，軌道器的抱爪式對接結構，屬於世界首創，成就了嫦娥五號採樣返回。號稱「太空郵差」的軌道器，因為入軌精度高，減少了很多次原計劃的軌道修正，省下了不少推進劑。專家進行估算之後，認為「太空郵差」還可以繼續作貢獻，即將飛往150萬公裡之遙的日地拉格朗日L1點。為什麼要去日地拉格朗日L1點？
  • 聽青年科研工作者講述嫦娥五號背後的故事
    高傑攝/光明圖片11月24日4時30分,嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場成功發射。它開啟的,是我國首次地外天體採樣返回之旅——抵達月球後挖取月壤,再帶回地球。在這項萬眾矚目而異常艱辛的任務背後,活躍著一群年輕科研工作者。他們用行動完成著習近平總書記「早日實現建設航天強國的偉大夢想」的殷切囑託,詮釋著「青春由磨礪而出彩,人生因奮鬥而升華」的真實意義。
  • 解密嫦娥五號軌道器熱控三大關鍵
    本次探測中，嫦娥五號軌道器熱控系統研製任務由中國航天科技集團有限公司第八研究院（上海航天技術研究院）509所熱控團隊承擔。團隊大膽創新，將散熱塗層厚度減薄30%，設計了更輕、更薄的柔性散熱面，通過採用一體化熱設計理念，使每臺設備與整器的熱設計高度耦合，大大降低了熱控設計的重量，相比以往熱控重量，從佔整器3%減少到1.3%。
  • 長徵五號遙五運載火箭加注低溫推進劑,計劃24日凌晨發射!
    記者從國家航天局獲悉，2020年11月23日18時30分許，長徵五號遙五運載火箭開始加注液氧液氫低溫推進劑
  • 嫦娥五號艱辛歷程
    根據探月三期時間表，預計於2017年12月發射嫦娥五號，實現月球取樣並返回地球。嫦娥五號由軌道器、上升器、著陸器和返回器組成。2014年嫦娥五號T1試驗器的任務，就是將軌道器和返回器的組合體送入月球軌道，再讓組合體返回地球
  • 從嫦娥一號到五號,中國航天再上新高度
    2018年5月21日，鵲橋號出發，成為人類唯一地球/月球背後通信中繼衛星；2019年1月3日，嫦娥四號和玉兔二號成功著陸月球背面南極-艾特肯盆地，實現人類探測器首次在月球背面軟著陸。 而嫦娥五號是嫦娥探月工程中「回」（採樣返回）這一步的核心任務，在任務執行期間，它將連續實現一系列極限挑戰，都是中國航天前所未有的新高度，標誌著嫦娥探月工程的歷史性突破。
  • 完美的「擁抱」——揭秘嫦娥五號交會對接背後的故事
    來源：新華網新華社北京12月6日電 題：完美的「擁抱」——揭秘嫦娥五號交會對接背後的故事新華社記者 胡喆12月6日凌晨，嫦娥五號上升器成功與軌道器返回器組合體交會對接，並將月球樣品容器安全轉移至返回器中。
  • 再剎車!嫦娥五號進入近圓形環月軌道
    再剎車！嫦娥五號進入近圓形環月軌道 北京時間11月29日20時23分，嫦娥五號探測器在近月點再次「剎車」，飛行軌道從橢圓環月軌道變為近圓形環月軌道（三維模擬動畫圖）。北京航天飛行控制中心供圖 科技日報北京11月29日電 （段遜 記者付毅飛）記者從國家航天局獲悉，北京時間11月29日20時23分，嫦娥五號探測器在近月點再次「剎車」，飛行軌道從橢圓環月軌道變為近圓形環月軌道。 後續，嫦娥五號探測器將擇機實施著陸器和上升器組合體與軌道器和返回器組合體的分離。
  • 聽青年科研工作者講述嫦娥五號背後的故事——青春在燃燒，為了心中的奔月夢
    【一線講述】聽青年科研工作者講述嫦娥五號背後的故事——青春在燃燒，為了心中的奔月夢編者按11月24日4時30分，嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場成功發射。它開啟的，是我國首次地外天體採樣返回之旅——抵達月球後挖取月壤，再帶回地球。在這項萬眾矚目而異常艱辛的任務背後，活躍著一群年輕科研工作者。
  • 嫦娥五號24日凌晨4-5點擇機發射
    遙五運載火箭開始加注液氧液氫低溫推進劑，計劃於24日凌晨4時-5時擇機實施發射任務。這是長徵五號系列運載火箭的第二次應用性發射，將運送探月工程嫦娥五號探測器至地月轉移軌道，實施我國首次地外天體採樣返回任務。此次長徵五號遙五火箭發射窗口時間，是在綜合考慮地月位置關係等因素基礎上，經過軌道設計選擇出的最佳發射時間。
  • 長徵五號遙五運載火箭加注低溫推進劑，計劃24日凌晨發射
    長徵五號計劃24日凌晨發射【長徵五號遙五運載火箭加注低溫推進劑，計劃24日凌晨發射】記者從國家航天局獲悉，2020年11月23日18時30分許，長徵五號遙五運載火箭開始加注液氧液氫低溫推進劑，計劃於24日凌晨4時-5時擇機實施發射任務。
  • 為什麼嫦娥五號軌道器完成任務後依然可以在深空走位走位再走位?
    嫦娥五號任務已經取得了中國航天史上前所未有的成功，是人類無人探月史技術難度之最，也是人類時隔44年再次獲得月球樣本。時至今日，嫦娥五號軌道器依然在深空中旅行，那麼，它為什麼可以不斷「走位」呢？最核心的原因在於：從長徵五號火箭發射起，就已經為它節省了大量的推進劑。
  • 上海科普大講壇開講 揭秘嫦娥五號背後的故事
    論壇現場（上海科技館供圖）央廣網上海12月19日消息（記者周洪）12月17日，嫦娥五號19日，上海科普大講壇第158講邀請到上海航天技術研究院探月工程負責人、嫦娥五號探測器副總指揮張玉花，講述嫦娥五號背後的故事。經初步測量，嫦娥五號任務採集月球樣品約1731克。作為我國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程，嫦娥五號獲得了公眾的廣泛關注與熱議。嫦娥五號任務有哪些亮點？從月球上取土有多難？航天人為之開發了多少黑科技？張玉花與公眾分享了嫦娥五號背後科研攻關的故事。
  • 嫦娥五號軌道器「舊物利用」:飛往日地拉格朗日L1點
    國家航天局供圖新京報快訊（記者 倪偉）嫦娥五號返回器攜帶月球樣品返回地球後，留在太空的軌道器將「舊物利用」，開展新的任務：啟程飛往距離地球約150萬公裡的日地拉格朗日L1點。記者從國家航天局獲悉，2020年12月17日，嫦娥五號任務軌道器與返回器在距離地球5000公裡處實施分離，返回器攜帶月球樣品返回地球，軌道器順利執行規避機動。在完成既定主任務後，軌道器開展拓展任務。
  • 嫦娥五號軌道器攜帶返回器從月球返回
    嫦娥五號軌道器（黃色）攜帶返回器（白色）從月球返回，在地面5000公裡上空分離，返回器返回地球（模擬圖）。圖/航天科技集團八院新京報訊（記者倪偉）12月17日凌晨，出發23天的嫦娥五號返回器著陸在內蒙古四子王旗著陸場，我國首次月球採樣任務獲得成功。深夜蒼穹中，嫦娥五號的回家之路蘊含著重重威脅：返回器能否準確回到著陸區域上空？降落傘能否準時打開並切斷？在通信的「黑障區」，太空飛行器能否作出自主判斷？最具不確定性的一環，是返回器將兩次進入大氣層，仿佛打了個水漂。
  • 嫦娥五號上升器悲壯撞月的背後,是無法忽視的上億規模的太空垃圾
    2020-12-12 18:17:52　來源: 娛樂八卦圈司令 舉報 　　嫦娥五號上升器撞月