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“太空打水漂”着陆难在哪:一上风令中国超美苏

时间: 2019-02-21 20:06 来源: 未知 作者: admin 点击:
“太空打水漂”着陆难在哪:一上风令中国超美苏 资料图:24日凌晨2时,我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙改进型运载火箭,成功将探月工程三期再入返回飞行试验器发射升空。 材料图:24日清晨2时,我国在西昌卫星发射核心用长征三号丙改良型运载火箭,成功将探月工程三期再入返回飞行试验器发射升空。

按打算将于24日凌晨从西昌卫星发射中央升空的“再入返回飞行试验器”,是中国探月工程三期任务中最关键也是最艰苦的一次试验。在发射之后,它将发明中国在太空中的多个首次,尤其是“太空打水漂”式的着陆方式让外界分外注视,-迷信-号采集到一个数千岁深海珊瑚。为何这次技术试验如斯惹人关注?它对中国探月工程的意义到底有多大?为何要采用立异型着陆方法?多名中国航天技术专家向《环球时报》记者解释了这次试验背地的种种机会与挑战。

探月三期面临四大难题

要懂得这次试验的意思,首先得从它的性质说起。探月工程三期副总设计师郝希凡介绍说,与前几回嫦娥探测器的发射不同,这次进行的是一次技术验证性试验,通过飞行器的实在飞行,获取飞行器高速再入返回地球的相干轨道设计、气动、热防护、制导导航与把持等症结技术数据。飞行实验器发射升空后将阅历星箭分别、地月转移、月球近旁转向、月地转移、返回地球邻近、再入返回地球等6大要害节点,试验技术难度和翻新性极高。

嫦娥三号义务胜利后,中国探月工程全面进入“绕、落、回”的第三期,即“从月球采样返回”。 郝希凡说,艰深地讲,就是发射探测器在月球上挖一勺土,而后带回地球。然而要实现这个目标,我们面临着四大技巧困难:首先是如何在月球上挖土取样;接下来登陆器怎么从月球名义腾飞返回月球轨道;然后如何在月球轨道实现交会对接;最后探测器还要以濒临第二宇宙速度的极高速度返回地球大气层着陆。郝希凡说,这些技术难题都是我们之前从未碰到过的,其中最后一步堪称全部探月工程三期里最难的技术。

中国航天科技团体公司飞行试验器副总设计师张伍流露,飞行试验器由返回器和服务舱两部门组成。服务舱与嫦娥2号的形状很像,返回器则与神舟飞船神似,但体积只有神舟飞船的1/8。他表现,试验飞行器的轨道采取“8”字形的地月自在返回轨道,这种特殊设计奇妙天时用地球和月球引力,让探测器飞抵月球四周后绕半圈自动向地球飞来,可为将来嫦娥5号的月地飞行轨道计划供给很大辅助。不外航天科技集团五院专家戴居峰介绍说,由于月球的引力场散布不平均,因此利用月球引力规划探测器的轨道并不轻易,整个过程需要经由屡次调整。

被高速“逼”出来的“太空打水漂”

为何这次试验器返回时的速度成为探月路上“拦路虎”?张伍说明说,一般卫星只是缭绕地球旋转,速度到达第一宇宙速度(约为每秒7.9公里)即可;在前多少次探月飞行时,探测器也只是从地球到月球轨道,速度会越来越慢;而这次试验飞行器还包含了从月球返回地球轨道的过程,速度越来越快,再入返回大气层时的速度已靠近第二宇宙速度(每秒11.2公里)。

这个极高的再入大气层速度,带来一系列前所未有的特殊挑衅。郝希凡说,返回器从100多公里高度进入大气层时,这个高度的大气十分粘稠,已经不是持续的气流,而是分子气层,会产生一系列特别的气体效应。此外在大气层中超高速飞行会对返回器发生烧蚀,其水平也比以往要高得多。因而现有的载人飞船和返回式卫星的着陆模式都无奈满意需要。张伍说,我们为此设计了特殊的着陆轨迹:返回器进入大气层后,通过飞行节制晋升高度,在太空中滑行一段间隔后再次进入大气层,然后在内蒙古中部地域着陆。这种降落模式的官方说法为“半弹道跳跃式飞行”,由于它的原理和进程就像儿时玩的打水漂,因此又被形象地称为“太空打水漂”。

郝希凡先容说,“半弹道跳跃式飞翔”增添了在大气层的“一出一入”,能够耗费掉返回器的局部能量,从而减小着陆速度,拉长航程,有利于抉择降落区。据介绍,苏联跟美国探月时也曾应用过相似原理着陆,但他们的航程没咱们长,而着陆场比我们大。因为当今中国的人口密度大,合适充任下降区的处所有限,这对返回器的降落精度也提出更高请求。

“回家之路”仍有不少难题

即使采用“半弹道跳跃式飞行”的特殊降落轨迹,返回器“回家之路”仍有良多未知难题。郝希凡否认,再入返回试验的基本是大量的地面设计、研讨和试验工作。然而地面究竟是模仿前提,模拟条件不那么充足:比方地面要想模拟每秒11公里左右的飞行速度非常难;要模拟高层大气的真空度和化学反映也很难。因此,在地面只能分辨分项做试验,而且逼真度不够。要测验设计计划是否正确,需要进行一次更为真切的试验,也就是行将开端的“再入返回飞行试验”。郝希凡说,盼望通过这次试验,能完全地验证我们的意识、我们的试验、我们的研制工作是否准确。他形容说,这就是“把试验场从地面搬到天上”。

张伍说,由于返回器返回地球时速度会越来越快,岂但进入大气层时的姿势须要准确调剂,而且对再入角掌握的精度要求也无比高。如果角度小了,返回器就落不到本来指定的降落区,假如角度大了,就直接落入大气层飞不起来。张伍介绍说,因为返回器降落时的速度异常快,不可能依附地面遥控指挥,为此还专门开发了半弹道跳跃式飞行的制导、导航与控制体系(GNC)技术,让返回器能自主控制,“这是再入飞行的关键”。他强调说,返回器在降落过程中的渺小变动都可能带来影响。例如在第一次进入大气层时,返回器表面会因为高温烧蚀使其形状和分量产生转变,因此在第二次进入大气层时,返回器就必需斟酌到这些因素进行主动调整。

返回器的防热设计也是这次试验的主要科目。郝希凡泄漏,为应答与大气层超高速摩擦带来的高温问题,中国航天专家们已开发了多项热防护技术。此外,返回器的特殊需求也为热防护技术带来难题。例如在太空时,返回器内部的电子装备工作会产生大批废热,需要被及时排出;而再入大气层时正好相反,返回器外壁与空气摩擦产生的上千度高温需要隔断。据悉,这些难题均已通过新型防热资料和构造战胜。

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