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航天时事丨嫦娥五号任务全流程详解

GeraltofRivia-MarcinPrzybylowicz02:22来自列星安陈SPACE11月24日4时30分,探月工程嫦娥五号探测器发射成功,开启我国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号任务是我国迄今为止最为复杂的航天任务,将历时二十多天,携带2kg月壤返回地球。今天我们就来详细介绍一下嫦娥五号的任务流程。首先了解一下嫦娥五号的组成结构。嫦娥五号从上至下共分为四个部分,分别是,上升器,着陆器,返回器和轨道器。上升器负责携带月壤样品从月面起飞,在环月轨道与轨道器会合,将月壤样品转移到返回舱中。着陆器负责携带上升器着陆在月球表面,并采取月壤样品输送给上升器中的样品容器。返回器负责携带月壤样品返回地球,是嫦娥五号中唯一要返回着陆在地球的部分。轨道器负责整个探测器在月球轨道的减速制动,并携带返回器从月球轨道出发返回地球。发射入轨整个嫦娥五号探测器重8.2t,是迄今为止我国发射过的最重的航天器,由长征五号运载火箭在文昌航天发射中心发射,这也是长征五号运载火箭的第二次应用型发射(第一次为7月份的天问一号,之前的发射为试验型发射)。此次长征五号发射过程非常顺利,将嫦娥五号准确无误地送入了地月转移轨道。地月转移发射完成后嫦娥五号即踏上了奔月的旅程,前往38万公里之外的月球,历时2-3天,中途将进行数次轨道机动,以确保与月球相遇时的位置速度准确无误。近月制动探测器靠近月球之后,主发动机点火进行减速,使探测器轨道转变为环绕月球的近圆轨道。环月飞行探测器绕月期间对着陆地区进行观测并择机释放着陆器/上升器组合体(以下简称为“着上组合体”)进行月面着陆。这个过程将历时数天。着陆下降嫦娥五号的预选着陆地点为月球正面的吕姆克山脉,这里可能存在形成于10-20亿年前的年轻样品,对月球地质研究具有重大科学意义。在确定登陆地点与登陆时间之后,轨道器/返回器组合体(以下简称为“轨返组合体”)将与着上组合体分离,轨返组合体继续绕月运行,着上组合体进行减速制动,开始着陆程序。月面工作着上组合体软着陆于月面后开始月壤采集工作,共有两种采集方式,其一是利用机械臂采集一定范围内的表层月壤,其二是钻孔采集探测器下方2米深的深层月壤。两种采集方式可以提高样品的多样性,并且互为备份,提高可靠性。着上组合体着陆的时间为月球的早上,工作时间保证在一个月昼内,这样可以保证探测器可以利用太阳为自己供能。月面上升上升器将在月夜到来之前从月面携带月壤样品起飞,这将是中国首次实现航天器月面起飞。着陆器充当了上升器的发射平台,保证稳定性,并将留在月球表面,继续进行其他科学探测任务。交会对接与样品转移上升器起飞后将与在环月轨道上的轨返组合体进行交会对接,这是中国首次在地球以外的天体轨道上进行交会对接。对接机构类似抓娃娃机的机械手爪结构,与之前神舟/天宫的对接瓣式结构有很大不同。对接完成后月壤样品从上升器内转移至返回器。环月等待样品转移后上升器、对接机构与轨返组合体分离,永远停留在环月轨道上。携带月壤样品的轨返组合体继续环绕月球,等待点火指令。在合适的时间发动机开机加速,逃离环月轨道,进入月地转移轨道。月地转移轨返组合体踏上归程,穿越38万公里的地月空间,卸载月壤样品向地球进发。再入返回再入大气层之前,轨道器与返回器分离,停留在近地轨道,返回器独自携带月壤样品以接近第二宇宙速度再入大气,以“打水漂”的再入方式进一步减速,最后着陆与我国四子王旗航天主着陆场。整个任务将历时23天,届时中国将成为第三个采集月壤并返回的国家,而此时已经距离最近一次采样返回(年前苏联的月球24号带回g样品)过去了44年。祝嫦娥五号一切顺利!


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