科学家|嫦娥五号王者归来,就为取两公斤月球样本?雄心壮志毫不掩饰( 三 )


以YF-75D为动力的长征五号氢氧二级
可不要小看这一环节 , 当下放眼全球能将8吨级飞船直送地月转移轨道的玩家有且仅有两个 , 一个是大洋彼岸 , 另一个就是我们 。
具体而言就是三型火箭 , 分别是重型猎鹰、德尔塔-4、长征五号 , 其中长征五号9吨左右的地月转移轨道运力优于德尔塔-4 , 这主要得益于采用先进膨胀循环系统的第三代高空氢氧发动机YF-75D的应用 , 使得火箭拥有更为优异的高轨运力 。
动作2:4天半左右时间的地月转移轨道飞行 。
器箭分离
与长征五号遥五二级火箭分离后嫦娥五号轨道器与着陆器将分别展开太阳翼 , 展开后的太阳翼呈十字交叉布局 , 目的是避免光照遮挡 。
嫦娥五号地月转移飞行
地月转移飞行期间地面深空测控网将实时测定探测器轨道位置 , 并视情决定是否需要轨道修正 。 经过嫦娥二号、三号、四号共计3次地月直接转移飞行任务的历练 , 嫦娥五号奔月之路将更加平稳 。
动作3:近月制动 。
当嫦娥五号飞抵近月点约200公里位置时 , 需要进行反推减速也就是俗称的“太空刹车减速”以满足环月飞行速度条件 , 如果没有及时减速飞船将飞离月球 , 而如果减速过猛飞船也可能撞上月球 , 因此需要精确计算点火时间 。
近月制动
不同于嫦娥一号、二号的490N轨控发动机 , 也不同于嫦娥三号、四号使用的7500N变推力发动机 , 嫦娥五号轨道器使用的轨控发动机推力是3000N 。
该型发动机早在2012年就首次完成了1000秒连续点火高模试车 , 值得注意的是该型发动机是一机两用 , 嫦娥五号上升器使用的也是同款动力 , 它将随后执行月面起飞任务 。
动作4:环月飞行 。
完成近月制动后嫦娥五号将被月球引力捕获 , 从而进入一条高度约200公里的环月轨道 。
紧接着嫦娥五号一分为二 , 着陆器与支撑舱分离 , 形成“轨道器、返回器组合体(轨返组合体)”与“着陆器、上升器组合体(着上组合体)” 。
轨返组合体与着上组合体分离
轨返组合体将继续留在200公里环月轨道运行 , 着上组合体将进入近月点15公里远月点200公里的着陆准备轨道进行为期三天左右的环月飞行 。
期间如果有需求 , 还可以使用着上组合体搭载的光学相机对着陆区进行高清成像 , 微波高度计、激光高度计等载荷也可开机获取着陆区更为详细的地貌信息 , 尔后择机实施着陆任务 。
着陆器与上升器组合体
动作5:月面下降 , 目标月球正面吕姆克山脉附近 。
着上组合体登月
执行登月任务的嫦娥五号着上组合体充分继承嫦娥三号、四号着陆平台技术 , 着陆器配置有久经战阵的7500N变推力发动机 , 该型号发动机具备1500N至7500N推力区间的深度调节能力 , 不仅能有效解决着陆减速难题 , 同时还具备高比冲、高精度、高可靠优势 。
嫦娥三号着陆器7500N变推力发动机
整个登月过程分为着陆准备段、主减速段、接近段、悬停避障段、缓速下降段总计5个阶段 , 进入接近段后 , 着陆平台将启用我国首创的基于机器视觉全自主避障系统 , 该系统由惯性测量单元、激光测距敏感器、微波测距敏感器、光学成像敏感器、激光三维成像敏感器、图像数据处理计算机等态势感知设备组成 。
在机器视觉全自主避障系统、7500N变推力发动机与水平机动推力器综合作用下嫦娥五号可实现优于0.7km的月面着陆精度 , 该精度居于世界领先水平 。
嫦娥四号着陆相机拍摄登月画面
在距离月面两米高度时7500N变推力发动机关机 , 着上组合体开始缓冲着陆 , 目的是减轻发动机尾流扬起的月尘 。
最后的着陆能量由四条着陆支撑腿吸收 , 该部件采用高效吸能合金制造 , 它能够确保着陆器在设定夹角内不倾覆 。


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