华夏复兴的标志 中国航天嫦娥一号到五号

为什么要搞探月工程?目前重返月球开发资源、并建立基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。且不论月球上的丰富资源对人类的价值,从长远的角度看,开展月球探测工作标志着中国航天深空探测实现了零的突破。中国过去在航海时代中曾经落后,在航天时代中不能再次落后!

2007年10月24日,嫦娥1号由长征3号甲运载火箭发射成功,11月7日进入月球工作轨道,首次实现绕月飞行,并于20日开始传回探测数据,绘制全月球的三维立体地图。在运行了494天之后,嫦娥1号在地面控制下实现精确撞击月球表面,标志着以“绕”为目标的探月一期工程圆满落幕。

2010年10月1日,嫦娥2号由推力更大的长征3号丙火箭发射成功,并于27日由月球工作轨道进入更低的虹湾区成像轨道,它不仅用其携带的高分辨率CCD相机首次完成了分辨率达1米的高清月球表面摄像,为后来的嫦娥3号画好了一副地形图;更是在完成任务后远征深空,为未来的探索积累经验。

2013年12月2日,以“落”为目的的探月二期工程——嫦娥3号探测器由长征3号乙运载火箭发射,14日完成了高度精确的“软着陆”,这是自1976年以来再一次有人类的探测器造访月球。15日,成功完成着陆器与“月兔号”月球车的分离,由此展开了长期的月面探索工作。拥有太空自动对接技术和精确控制月球软着陆技术这两大深空探索必备“技能”之后,标志着中国航天测控技术已经达到了一个新的高度。

而随嫦娥3号登陆月球表面的“玉兔号”月球车的“沉睡”与“苏醒”过程牵动了很多航天爱好者的心。2014年1月,“玉兔”在“休眠”时出现故障而“沉睡”,2月“苏醒”但无法移动,9月已成功恢复工作。

2019年1月3日,这是一个值得所有人铭记的日子,在这一天,我国的“嫦娥4号”探测器成功在月球背面着陆了,这是人类历史上的首次。上个世纪虽然美国也曾登陆过月球,但是美国登陆的是月球的正面,相对于月球正面来说,“嫦娥4号”登陆月球背面的难度系数要更高。因为月球背面比较崎岖,环境更加复杂,能够实现登月实在不易,值得一提的是,从“嫦娥4号”发射到“近月制动”,再到成功登陆月背,整个过程一气呵成,按照既定的计划完成,没有出现任何问题,这是我国科技进步的重大体现。

未来发射的“嫦娥5号”将是真正无人版的“红色阿波罗”。也就是说除了没有航天员登月之外,“嫦娥5号”将和美国当年的载人登月在程序上基本没有太大差别,也将实现从发射到登月采样再到返回地球的全程,一旦成功,将标志着整个“嫦娥工程”进入一个崭新的阶段。

为什么在发射嫦娥5号之前还要发射T1?首先,嫦娥5号的飞行轨道前所未有,它将利用地球引力和月球引力的合力巧妙规划轨道,而月球的引力场本身是不均匀的,规划过程非常复杂,必须先行发射T1去“探路”;还有重要的一点是,嫦娥5号返回舱重返地球时的再入速度将接近11.2km/s!

这个极高的再入大气层速度,将为嫦娥5号返回舱带来一系列前所未有的特殊挑战。这个高度的大气非常稀薄,会产生一系列特殊的气体效应。此外在大气层中超高速飞行会对返回器产生烧蚀,其程度也比以往要高得多。因此现有的载人飞船和返回式卫星的着陆模式都无法满足需求。

为此嫦娥5号设计了特殊的着陆轨迹:返回器进入大气层后,通过飞行控制提升高度,在太空中滑行一段距离后再次进入大气层,然后在内蒙古中部地区着陆。这种降落模式的官方说法为“半弹道跳跃式飞行”,也被形象地称为“太空打水漂”。这也是T1试验飞行器的主要实验项目。

“打水漂”在大气层的“一出一入”可以消耗掉返回器的部分能量,从而减小着陆速度拉长航程,有利于选择降落区。苏联和美国探月时也曾利用过类似原理着陆,但其再入速度低,着陆场面积更大。由于中国人口密度大,降落区的空间有限,这对返回器的降落精度也提出更高要求。

在T1任务圆满完成之后,根据此次任务获得的实验数据,嫦娥5号的发射任务也将进入详细准备阶段。由于全任务涉及的分系统数量极多,嫦娥5号总体研发规模之庞大,堪比已经足够波澜壮阔的载人航天工程。

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