嫦娥五号月球“打卡”归来 轨道器“摆渡”回家之路

嫦娥五号月球“打卡”归来 轨道器“摆渡”回家之路

2020年12月17日 04:15 来源:中国新闻网

效果图。中国航天科技集团八院 供图

中新网上海12月17日电 题:嫦娥五号月球“打卡”归来 轨道器“摆渡”回家之路

作者 郑莹莹 郭超凯

北京时间12月17日凌晨,嫦娥五号返回器携带月球样品返回地球,中国首次月面自动采样返回任务取得圆满成功。在此过程中,由中国航天科技集团有限公司八院研制的轨道器,像“太空邮差”,护送嫦娥五号返回地球。

头顶肚装的“太空搬运工”

嫦娥五号探测器为四器组合体设计,由着陆器、上升器、轨道器、返回器4个部分组合而成。其中,返回器、着陆器、上升器均有载人航天和探月工程一期、二期的研制基础,而轨道器的研制可谓“白手起家”。根据任务要求,自身1吨多的嫦娥五号轨道器,需要头“顶”3.7吨的着陆上升组合体,肚“装”3吨推进剂和300多公斤返回器,并在飞行过程中依次分离着陆上升组合体、对接与样品转移机构和返回器,这也让轨道器成为中国首个具有“大承载”“分离面多”等多个特点的月球探测飞行器。

为了达到构型优化与减重目标,总体、结构、热控等多个系统的研制人员,先后论证了10余种构型,最终在继承神舟飞船推进舱外承力筒大构型的基础上,创新性地提出了支撑舱、对接舱和推进仪器舱“三舱构型方案”,实现“头顶”和“肚中”载荷两条路线独立传递,极大提高了结构承载效率;实现支撑舱、对接舱“专舱专用”“用后即抛”,为其后续任务腾出通道,又减轻了质量,节约了推进剂。

勤勤恳恳的“行李转运员”

嫦娥五号的着陆器与上升器组合体成功采样之后,携带月壤的上升器无法利用自身的动力返回地球,必须通过“太空物流”的形式,将货物送达。

而“太空物流”顺畅与否,关键要看“交会对接”。国际空间站里,主要依靠对接机构来实现更大吨位的飞行器组装。载人航天使用的对接机构学名叫异体同构周边式对接机构,在对接后可形成一个通道,方便航天员在其中穿行。与载人航天对接机构不同,嫦娥五号探测器采用抱爪式对接机构,由3套K形抱爪构成,当上升器靠近时,只要对准连接面上的3根连杆,将抱爪收紧,就可以实现两器的紧密连接。

嫦娥五号取土归来的途中,上升器和轨道器完成了首次月球轨道交会对接,珍贵的月球土壤样品“包裹”得以转移至返回器内。轨道器就像在月球轨道环绕的“邮差”,勤勤恳恳地完成“打包”“装箱”后,迅速进入月地转移轨道执行隔空投送,将月壤样品捎回蓝色星球。

挑战重重的“月轨换乘路”

这次“交会对接”有多难?嫦娥五号探测器副总指挥张玉花说,“世界首次月球轨道无人交会对接,可以说对此次任务成败起到决定性作用”。她介绍,单从交会对接与样品转移任务来看,可靠性是要求最高的,因为整个过程只能一次成功,没有第二次机会。为了保证它的可靠性,对接与样品转移机构做了多重冗余,仅仅对接验证试验,地面就模拟了数千次。同时,月球轨道相对地球轨道有时延,时间走廊较小,对时效性要求非常高。环月轨道的交会对接任务需要在21秒内完成,1秒捕获,10秒校正,10秒锁紧。样品转移任务接口多,环节多,过程复杂。

嫦娥五号探测器副总设计师查学雷说,“轨道器对接与样品转移机构从无到有,历经了10年的研发、制造与测试之路,到最后以‘坚实臂膀’迎接上升器,温和转移了样品容器,成就嫦娥五号样品返回中极为重要的一环。”

世界首次月球轨道无人交会对接中,从启动开始到交会对接,全部采用自动控制。对接与样品转移分系统副主任师刘仲说,为保证任务顺利完成,团队做了35项故障预案,但一项都没有用上,这就是最好的结果。(完)

【编辑:张楷欣】

评论一下
评论 0人参与,0条评论
还没有评论,快来抢沙发吧!
最热评论
最新评论
已有0人参与,点击查看更多精彩评论