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航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

2021-11-01由 LCspace 發表于 歷史

11月24日4時30分,探月工程嫦娥五號探測器發射成功,開啟我國首次地外天體取樣返回之旅。嫦娥五號任務是我國迄今為止最為複雜的航天任務,將歷時二十多天,攜帶2kg月壤返回地球。今天我們就來詳細介紹一下嫦娥五號的任務流程。

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

首先了解一下嫦娥五號的組成結構。嫦娥五號從上至下共分為四個部分,分別是,上升器,著陸器,返回器和軌道器。

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

上升器

負責攜帶月壤樣品從月面起飛,在環月軌道與軌道器會合,將月壤樣品轉移到返回艙中。

著陸器

負責攜帶上升器著陸在月球表面,並採取月壤樣品輸送給上升器中的樣品容器。

返回器

負責攜帶月壤樣品返回地球,是嫦娥五號中唯一要返回著陸在地球的部分。

軌道器

負責整個探測器在月球軌道的減速制動,並攜帶返回器從月球軌道出發返回地球。

發射入軌

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

整個嫦娥五號探測器重8。2t,是迄今為止我國發射過的最重的航天器,由長征五號運載火箭在文昌航天發射中心發射,這也是長征五號運載火箭的第二次應用型發射(第一次為7月份的天問一號,之前的發射為試驗型發射)。此次長征五號發射過程非常順利,將嫦娥五號準確無誤地送入了地月轉移軌道。

地月轉移

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

發射完成後嫦娥五號即踏上了奔月的旅程,前往38萬公里之外的月球,歷時2-3天,中途將進行數次軌道機動,以確保與月球相遇時的位置速度準確無誤。

近月制動

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

探測器靠近月球之後,主發動機點火進行減速,使探測器軌道轉變為環繞月球的近圓軌道。

環月飛行

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

探測器繞月期間對著陸地區進行觀測並擇機釋放著陸器/上升器組合體(以下簡稱為“著上組合體”)進行月面著陸。這個過程將歷時數天。

著陸下降

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

嫦娥五號的預選著陸地點為月球正面的呂姆克山脈,這裡可能存在形成於10-20億年前的年輕樣品,對月球地質研究具有重大科學意義。在確定登陸地點與登陸時間之後,軌道器/返回器組合體(以下簡稱為“軌返組合體”)將與著上組合體分離,軌返組合體繼續繞月執行,著上組合體進行減速制動,開始著陸程式。

月面工作

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著上組合體軟著陸於月面後開始月壤採集工作,共有兩種採集方式,其一是利用機械臂採集一定範圍內的表層月壤,其二是鑽孔採集探測器下方2米深的深層月壤。兩種採集方式可以提高樣品的多樣性,並且互為備份,提高可靠性。著上組合體著陸的時間為月球的早上,工作時間保證在一個月晝內,這樣可以保證探測器可以利用太陽為自己供能。

月面上升

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

上升器將在月夜到來之前從月面攜帶月壤樣品起飛,這將是中國首次實現航天器月面起飛。著陸器充當了上升器的發射平臺,保證穩定性,並將留在月球表面,繼續進行其他科學探測任務。

交會對接與樣品轉移

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

上升器起飛後將與在環月軌道上的軌返組合體進行交會對接,這是中國首次在地球以外的天體軌道上進行交會對接。對接機構類似抓娃娃機的機械手爪結構,與之前神舟/天宮的對接瓣式結構有很大不同。對接完成後月壤樣品從上升器內轉移至返回器。

環月等待

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

樣品轉移後上升器、對接機構與軌返組合體分離,永遠停留在環月軌道上。攜帶月壤樣品的軌返組合體繼續環繞月球,等待點火指令。在合適的時間發動機開機加速,逃離環月軌道,進入月地轉移軌道。

月地轉移

航天時事丨“嫦娥五號”任務全流程詳解

軌返組合體踏上歸程,穿越38萬公里的地月空間,解除安裝月壤樣品向地球進發。

再入返回

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再入大氣層之前,軌道器與返回器分離,停留在近地軌道,返回器獨自攜帶月壤樣品以接近第二宇宙速度再入大氣,以“打水漂”的再入方式進一步減速,最後著陸與我國四子王旗航天主著陸場。

整個任務將歷時23天,屆時中國將成為第三個採集月壤並返回的國家,而此時已經距離最近一次取樣返回(1976年前蘇聯的月球24號帶回170g樣品)過去了44年。祝嫦娥五號一切順利!

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