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2014年10月24日 星期五  
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“回家”的路有多难?

———飞行试验器为“嫦娥五号”细探从月球返回地球之路

  

  

  “我国将首次实施再入返回飞行试验,飞行器将于24日至26日择机发射”的消息传出后,很多人搞不清这个飞行试验器和2017年前后承担“无人采样返回”任务的“嫦娥五号”是什么关系?为什么要搞这样一次飞行试验?试验的难点又在哪?

  新华社科普记者采访权威专家和参研参试人员进行解析。飞行试验器名字太长,记者姑且给它取名“小飞”。

  “小飞”是谁?

  ———“嫦娥五号”的“探路小兵”

  中国探月工程三期总设计师胡浩:“嫦娥五号”的任务是实现我国探月工程三期“无人自动采样返回”。与“嫦娥一号”“嫦娥二号”“嫦娥三号”相比,“嫦娥五号”的“身体”结构要复杂得多———由轨道器、上升器、着陆器和返回器等组成,像“葫芦”一样串在一起共同组成。科研人员正在为“嫦娥五号”载着月壤回归地球努力工作。

  “嫦娥五号”需要突破月面采样、月面上升、月球轨道交会对接和高速返回4大关键技术。国防科工局新闻发言人说:“为突破高速返回关键技术,必须先期实施再入返回飞行试验。”

  科普记者观察:哦!“小飞”原来是“嫦娥五号”的“探路小兵”。它不会走“嫦娥五号”要走的全程,而是重点考察从距地约38万公里的月球返回地球———“回家的路”。

  “回家的路”好走吗?

  ———“小飞”第一次走,快慢难控

  中国探月工程三期副总设计师郝希凡:这是我们第一次试验从月球返回地球。飞行器从月球回地球的时候会越飞越快,回到大气层的时候接近第二宇宙速度(11.2公里/秒)。这要比神舟飞船返回地球的速度快很多。

  目前,我们从单纯的地面实验积累的对地球大气特性的认识还不充分、模型不完全,返回器高速返回条件下的气动、热防护、高速返回的导航制导与控制系统(GNC)物理模型和数学模型掌握不完全。为确保“嫦娥五号”任务成功,必须“把实验室从地面搬到天上”。

  科普记者观察:原来“小飞”是一个并不老练的司机,受命走一条没走过的路。路况陌生、复杂、多变。又偏偏一路下坡刹不住车,车体车轮摩擦得滚烫。可得把好了GNC方向盘,当务之急———把自身速度降下来。

  怎样“平安到家”?

  ———别一猛子扎下去,“打个水漂”再返回

  中国探月工程副总指挥刘继忠:此次试验一大难点在于采用“半弹道跳跃式再入”方式返回地球。“打个通俗的比方,‘半弹道跳跃式再入’类似于我们在河边拿起石头打水漂。这个特殊的返回轨道目的在于降能减速,确保飞行器返回。”

  中国探月工程三期副总设计师郝希凡:啥叫半弹道?没有浮力抛物线落下,就叫弹道;半途打了个水漂弹出去了,就是半弹道。再入,就是以接近第二宇宙速度进入大气层,经跳跃式弹起后,再次进入大气层,在内蒙古中部地区着陆。

  科普记者观察:不知道“小飞”打水漂的功夫如何。但是记者对中国航天导航制导与控制系统(GNC)技术很有信心。信心并非凭空而来,记者多次采访负责这项技术的中国航天科技集团502所。这里一拨“70后”“80后”非常敬业、优秀。还记得2013年12月14日,“嫦娥”三号成功落月么?站得多稳啊,GNC控制得好!

  “小飞”这“探路”

  要花几天?

  ———小长差:8天多

  中国探月工程副总指挥刘继忠:飞行试验器发射升空后将经历星箭分离、地月转移、月球近旁转向、月地转移、返回地球附近、再入返回地球等六大关键节点。整个过程大约8天左右。

  科普记者观察:8天,奔月、绕月、返回。好辛苦呀!“小飞”好运,科研人员加油!

  (新华社西昌10月23日电) 

  新闻背景

  探月“绕”“落”“回”三步走

    据新华社西昌10月23日电 中国探月工程以无人探测为主,分三个实施阶段:“绕”“落”“回”三步走。

  “绕”为一期,研制和发射我国首颗月球探测卫星,实施绕月探测。这一阶段主要任务是研制和发射月球探测卫星,突破绕月探测关键技术,对月球地形地幔、部分元素及物质成分、月壤特性、地月空间环境等进行全球性、整体性与综合性的探测,并初步建立我国月球探测航天工程系统。

  “落”为二期,进行首次月球软着陆和自动巡视勘测。主要任务是突破月球软着陆、月面巡视勘察、深空测控通讯与遥控操作、深空探测运载火箭发射等关键技术,研制和发射月球软着陆探测器和巡视探测器,实现月球软着陆和巡视探测,对着陆区地形地貌、地质构造和物质成分等进行探测,并开展月基天文观测。

  “回”为三期,进行首次月球样品自动取样返回探测。主要任务是突破采样返回探测器小型采样返回舱、月表钻岩机、月表采样器、机器人操作臂等技术;在现场分析取样的基础上,采集关键性样品返回地球,进行试验室分析研究;深化对地月系统的起源与演化的认识。

  “嫦娥一号”卫星圆满完成一期“绕月”使命;“嫦娥二号”作为“嫦娥三号”先导星,为“嫦娥三号”验证了部分关键技术并对预选落月区域进行了重点探测;“嫦娥三号”实现了我国航天器首次地外天体软着陆探测。

  “嫦娥三号”任务圆满成功后,我国探月工程全面进入第三期,计划于2017年前后执行“嫦娥五号”任务,实现无人自动采样返回。

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宁波日报