看點(diǎn)二：中國(guó)航天史上四個(gè)“首次”
作為我國(guó)探月工程“繞落回”三步走中的最后收官之戰(zhàn)，中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司五院研制的嫦娥五號(hào)將有望實(shí)現(xiàn)我國(guó)航天史上的四個(gè)“首次”。
第一個(gè)“首次”是首次月面采樣返回。作為此次任務(wù)的核心關(guān)鍵之一，月球表面自動(dòng)采樣封裝是嫦娥五號(hào)任務(wù)中最引人注目的一個(gè)環(huán)節(jié)。在這個(gè)階段，嫦娥五號(hào)將在月面選定區(qū)域著陸并采集月壤，實(shí)現(xiàn)我國(guó)首次月面自動(dòng)采樣。采集約2千克月壤并進(jìn)行密封封裝，經(jīng)月面起飛、月球軌道交會(huì)對(duì)接、月地轉(zhuǎn)移和再入回收等過(guò)程將月球樣品安全送回地球。
1970年9月，蘇聯(lián)發(fā)射的“月球”16號(hào)是人類(lèi)歷史上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)在月球上自動(dòng)取樣并返回地球的無(wú)人探測(cè)器，其將101克月球樣品帶回地球。
第二個(gè)“首次”是首次月面起飛上升。當(dāng)嫦娥五號(hào)完成月面工作后，上升器就要帶著采集的月球樣品起飛上升，與軌返組合體對(duì)接。這是一個(gè)高難度科目。運(yùn)載火箭在地球起飛是有一套完備的發(fā)射塔架系統(tǒng)的，點(diǎn)火起飛位置也經(jīng)過(guò)了精確測(cè)算，飛行軌道也是一遍遍計(jì)算好的。而月面起飛就不一樣了，它沒(méi)有一馬平川的起飛地，更沒(méi)有成熟完備的發(fā)射塔架，著陸器就相當(dāng)于上升器的發(fā)射塔架。
而月球表面環(huán)境復(fù)雜，著陸器不一定是四平八穩(wěn)的狀態(tài)，很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上。這就給起飛帶來(lái)了很大的難度。此外，還要克服地月環(huán)境差異、發(fā)動(dòng)機(jī)羽流導(dǎo)流空間受限等難題。月面起飛的時(shí)候，還無(wú)法像運(yùn)載火箭一樣在地面發(fā)射前由地面人員完成測(cè)調(diào)和確認(rèn)，必須依靠航天器“自力更生”，實(shí)現(xiàn)起飛時(shí)自主定位、定姿。為了確保上升器能夠順利起飛上升，航天科技集團(tuán)五院嫦娥研制團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，并建立了一整套環(huán)環(huán)相扣的系統(tǒng)保證任務(wù)，為嫦娥五號(hào)勝利邁出回家一步保駕護(hù)航。
第三個(gè)“首次”是首次實(shí)現(xiàn)月球交會(huì)對(duì)接。當(dāng)著陸器托舉上升器實(shí)現(xiàn)月面起飛上升后，僅僅依靠上升器是不可能實(shí)現(xiàn)返回地球的，它需要飛到月球軌道上，在這里與軌返組合體交會(huì)對(duì)接，把采集到的月壤轉(zhuǎn)移到返回器。
2011年，神舟八號(hào)載人飛船與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)幾十年的實(shí)踐探索，我國(guó)在載人航天領(lǐng)域已經(jīng)熟練掌握了近地軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)，但從來(lái)沒(méi)有在38萬(wàn)公里外的月球軌道上進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。嫦娥五號(hào)探測(cè)任務(wù)的無(wú)人交會(huì)對(duì)接不僅在我國(guó)尚屬首次，而且也是人類(lèi)航天史上的第一次。
嫦娥五號(hào)采用具有世界先進(jìn)水平的月球軌道交會(huì)對(duì)接技術(shù)，但這為航天科技集團(tuán)五院嫦娥五號(hào)研制團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。為此，從上升器進(jìn)入環(huán)月飛行軌道開(kāi)始，一直到軌返組合體與上升器完成對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移為止，設(shè)計(jì)師們?yōu)殒隙鹞逄?hào)設(shè)計(jì)了交會(huì)、對(duì)接、組合體運(yùn)行、軌返組合體與對(duì)接艙分離等一系列關(guān)鍵動(dòng)作，助推嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)完美對(duì)接。
第四個(gè)首次是首次帶月壤高速再入返回地球。當(dāng)返回器帶著月壤從38萬(wàn)公里遠(yuǎn)的月球返回地球時(shí)，飛行速度是接近每秒11公里的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的航天器速度大多為每秒8公里的第一宇宙速度。以這樣的速度進(jìn)入大氣層，很容易因高溫而被燒毀。要在進(jìn)入大氣層階段把速度降下來(lái)，所以飛行試驗(yàn)器返回艙選擇了半彈道“跳躍式”再入返回技術(shù)。這就像在太空打水漂一樣，整個(gè)再入返回過(guò)程就是讓返回器先是高速進(jìn)入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然后以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面。整個(gè)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，確保返回艙能安全順利地降落在四子王旗著陸場(chǎng)。
