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焦点访谈:嫦娥五号此次探月任务有多复杂?带你一看究竟
发布时间:2020-11-26 09:30:55    来源:央视网    责任编辑:肖曦

 央视网消息(焦点访谈):11月24日凌晨4点30分,长征五号遥五运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空。这次嫦娥五号探月任务是我国航天探月工程三步走“绕、落、回”的最后一步,嫦娥五号将采集月球上的月壤样本返回地球,任务环节多,技术动作复杂,称得上是对中国航天深空探测能力的一次大考。为了这场考试,中国航天人已经准备了10年。

  11月24日凌晨4点30分,长征五号遥五运载火箭从文昌航天发射场点火升空,飞行2000多秒后,顺利将嫦娥五号探测器送入预定轨道,现在它已经在奔往月球的途中。精准的发射为嫦娥五号完成任务迈出了坚实的第一步,而发射前的所有准备都是成功的前提,记者记录下了顺利发射之前的关键时刻。

  11月22日22时30分,距离嫦娥五号发射还有30小时,海南文昌航天发射场发射指挥中心4楼指控大厅灯火通明,火箭发射前最重要的工作之一——推进剂加注开始了。

  在已经完成的探月工程前两步中,将前四个嫦娥探测器送往月球的还不是这枚被称作“胖五”的长征五号火箭。

  航天科技集团一院运载火箭专家、中国工程院院士龙乐豪说:“嫦娥一号、二号、三号,包括四号都是用长征三号甲二系列发射的。但是要托举嫦娥五号,把它送到上太空,送上月球去,力度还不够,还差点劲,所以就要搞一个更加先进的长征五号。长征五号之所以诞生,跟这个很有关系。”

  龙乐豪是中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师,国家月球探测工程副总设计师,他亲眼见证了此前所有嫦娥探测器由他主持研发的火箭顺利发射升空。今年82岁的他已经退居二线,但这次仍然来到了发射第一线。

  龙乐豪说:“这次执行的任务应该是在3年以前的,原因是什么呢?原因是长征五号第二发飞行试验的时候失败了。失败以后,设计师队伍经过908天日日夜夜的奋斗终于把失败的原因找着了。为什么我这次一定来?因为从嫦娥工程立项到今天有17个年头了,从探月工程来讲,‘绕’我们开头了,‘落’是中间的,‘回’是取样返回,这次是最后一战。”

  11月23日13时30分,距离发射还有15个小时,嫦娥五号探测器系统开始加电。在这之前,探测器已经被包裹在了火箭的整流罩里,安装在火箭顶端。加电程序就是在发射前把它唤醒,准备登月之旅。

  体重8.2吨、身高超过7米,这次要登月的嫦娥五号探测器是个不折不扣的大块头,它不仅是目前我国航天探测器中最重的一个,也是系统最复杂的一个。

  航天科技集团五院、嫦娥五号探测器副总设计师彭兢说:“这个探测器四部分,从下往上,从跟火箭对接的部分开始算,分别是轨道器,上面一点在轨道器肚子里面有一个返回器,然后是着陆器,最顶上是上升器。”

  一次探测任务需要四个探测器来完成,这是因为嫦娥五号的主要任务是要从月球表面采集月壤样本,然后再带回地球。这一来一回,并不是直接往返那么简单。

  根据任务计划,火箭把嫦娥五号送入地月转移轨道后,嫦娥五号将脱离地球的引力,开始飞往月球,在经历多次变轨后,到达月球轨道。此后,探测器将两两分离,着陆器和上升器在合适的时机着陆月球表面,进行月面的采样和封装。完成这一步骤后着陆器将留在月面,只有上升器携带采集的样本从月面上升,再次来到月球轨道,和此前一直在绕月飞行的轨道器和返回器交会对接,把采集的样品从上升器转移到返回器内后,轨道器携带返回器启程返航。在进入地球轨道后,返回器和轨道器分离,独自返回地球。整个任务预计需要23天左右。

  负责抓总研制嫦娥五号探测器的航天科技集团五院是我国许多航天器的诞生地,从东方红一号到北斗卫星,再到载人飞船、空间站,嫦娥五号成功发射后将是五院抓总研制并顺利升空的第300个航天器。为了完成如此复杂的任务,此次嫦娥五号探测器是站在此前所有航天器肩膀上的集大成者。

  11月23日18时30分,离发射还有10个小时,长征五号遥五火箭开始加注液氧推进剂,火箭发射的前期工作进入倒计时状态。这是我国第二次在海南文昌低纬度的航天发射场发射深空探测器,但是和上一次发射火星探测器“天问一号”时有连续14天的发射窗口相比,这一次探月之旅对发射时间的要求要苛刻得多。

  航天科技集团一院长征五号火箭总体主任设计师、长征五号遥五火箭发射01指挥员黄兵说:“探月任务涉及到地球和月球之间相对的关系,实际上,整个2020年也就只有3天具备这样的条件,包括发射所在的位置,可能都决定了24日凌晨4点半把重达8吨多的探测器打出去是最合适的时机。”

  从发射开始,对时间控制的严格要求贯穿了此次嫦娥五号任务的始终。

  彭兢说:“这个任务最复杂的地方就在于每一个环节都必须在前一个环节没有差错的基础上才能往下走,一旦出现了差错,可能刚开始只是几秒钟的差别,或者几分钟的差别,到一定程度,或者说其它一些条件变化之后,可能整个任务都没办法继续了。”

  在如此严格的时间要求下,即使是此次任务最核心的月面采样环节也只有两天左右的时间来完成。不管最后采集了多少月壤,上升器必须在计划的时间内上升,和一直在绕月飞行的轨道器对接,才能让采集的样品顺利搭上回到地球的“班车”。

  作为探月三期工程中最核心的一个任务,也是此前中国航天探测器从未在实践中试验过的一个环节,如何在月球采集到尽可能多的月壤样本并且封装好,是嫦娥五号研制的重点。早在论证阶段,专家们就决定采取两种取样方式。

  彭兢说:“一种是钻取,一种是表取。具体来讲,钻取就是钻到月球表面两米深以下,同时在这个过程中获取不同月球表面到月表以下不同深度的月壤。表取就是从月球表面去铲土。”

  此前,全世界除了美国利用载人登月靠航天员带回月壤样本外,只有前苏联利用无人探测器成功从月球钻取带回过月壤,但无人探测器带回的月壤重量只有300多克,此次嫦娥五号预定的目标是要带回2公斤左右的月壤。为了应对可能出现的情况,利用一次机会尽可能多带回一些样本,设计师和研究人员做了大量的准备。

  航天科技集团五院研究员赖小明说:“采样是自主的过程,像机器人自己给程序自己往下走那个过程,这个规程非常重要,也是通过地面一系列试验去适应在月面上的一些情况,这个试验得有五六百次之多。”

  为了更好地保证任务能准时完成,在研制过程中,航天工作者不断升级嫦娥五号的自主性,让嫦娥五号成为最有头脑的探测器,包括落月、采样、上升等各个关键动作,都由探测器自主来完成。

  中国航天科技集团八院、嫦娥五号副总设计师查学雷说:“交会对接,会花不到1秒的时间就会牢牢地把对面的线抓在一个范围内。在一个范围内以后,再不断地进行校正,然后把它缩减。现在理论上,只要21秒就能实现两个飞行器从抓捕到最后锁紧建立连接这样一个过程。”

  11月24日4时27分,离火箭发射只剩下最后三分钟,火箭发射前液氢和液氧推进剂已经加注完毕。嫦娥五号探测器十年磨一器,等待的就是这出征的一刻,为中国航天工程再创下新的纪录。

  11月24日4时30分,长征五号遥五运载火箭点火升空。

  嫦娥五号奔向了月球,第一步已经成功迈出。在接下来的23天里,它将按照事先准备的一个个指令,在太空中挑战一个个高难度动作,而地面上的航天人也将面临一个又一个考验。奔月是古老的神话,也是中国人的千年梦想。青天明月,将留下嫦娥的足迹,也将见证中国航天能力的进步。我们预祝嫦娥五号一切顺利,也期待它为我们带回来自月球的惊喜。

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