巧擒兩大“攔路虎” 嫦娥五號月球采樣光榮歸來

國際供卵 | 2020-12-17 10:00

  台灣12月17日電 題:巧擒兩大“攔路虎” 嫦娥五號光榮歸來

  作者 郭超凱 龐丹

  12月17日,“采撷月壤”的嫦娥五號光榮歸來,穩穩著陸在三重四子王旗,中國初次月面主動采樣前往義務獲得美滿勝利。

  要想讓嫦娥五號平安順遂前往地球,速度和溫度是要處理的兩浩劫題,這兩只“攔路虎”是決議成敗的癥結身分。記者采訪航天專家,揭秘嫦娥五號若何巧擒這兩大“攔路虎”。

  擒速度“攔路虎”:太空中“取水漂”

  與嫦娥一號、二號、三號、四號4位“姐姐”比擬,嫦娥“五姑娘”無疑是個榮幸兒,由於履行主動采樣前往義務而拿到了一張名貴的地月觀光“往復票”。

  說這張“往復票”彌足名貴一點都不爲過。截至今朝,世界上只要美國、前蘇聯的航天器和中國探月三期再入前往飛翔實驗器展開過繞月再入前往實驗。材料顯示,國外的再入航天器共有三類:彈道式再入航天器、彈道-升力式再入航天器和升力式再入航天器。而中國探月工程則采取了一種全新的再入方法——半彈道騰躍式再入前往。

  為何要選擇這一具有“中國特點”的再入前往計劃?個中有何講求和門道?嫦娥五號前往器從月球飛回來的速度是每秒11.2千米的第二宇宙速度,而普通從近地軌道前往的航天器大多爲每秒7.9千米的第一宇宙速度,可別小視這每秒3.3千米的差距。航天專家打了一個比喻,就似乎扔石頭,異樣一塊石頭,從一層樓扔上去的速度和從十幾層樓扔上去速度確定紛歧樣。同理,航天器從數百千米高的近地軌道前往和從38萬千米遠的月球前往速度必定分歧,且差距偉大。

  起首要處理的是速度成績。若何能力勝利加速?這是一個世界級的困難。在重復進修、研討美蘇經歷的基本上,依據中國航天器現實情形,中國航天科技團體五院整體設計部的軌道設計師們決議借助地球大氣層這個航天器再入前往的自然樊籬,經由過程空氣磨擦發生的阻力完成加速目標,並提出了一個勇敢的計劃——半彈道騰躍式再入前往。

  “就像在太空中取水漂,前往器先是高速進入大氣層,再借助大氣層供給的升力躍出大氣層,然後再以第一宇宙速度紮入大氣層,前往空中,全部進程環環相扣,將在15分鍾內完成。”中國航天科技團體五院整體設計部嫦娥五號探測器整體主任設計師孟占峰引見說。

  伏溫度“攔路虎”:防熱“霓裳羽衣”

  嫦娥五號前往器“回家”途中的另外壹個攔路虎是溫度。高速進入大氣層時將磨擦發生激烈低溫,熱量急劇晉升也爲航天器前往帶來偉大挑釁。

  見過神舟飛船前往艙的人,必定對那身漆黑的表面印象深入。之所以全身漆黑,這是由於前往艙從近地軌道前往地球時,被大氣層激烈磨擦發生的低溫炙烤而成。“再入的速度進步一倍,再入熱量將進步8-9倍。”中國航天科技團體五院整體設計部嫦娥五號探測器構造分體系主任設計師董彥芝引見說。如斯高的溫度,一旦進入前往器的外部,效果將不可思議。

  若何防熱、怎樣反抗燒蝕成爲必須霸占的難關。爲此,整體設計部防熱構造設計團隊爲探測器奇妙設計了一件“貼心防熱衣”。起首,針對月球軌道前往熱情況、空間情況和分量的請求,設計團隊提出分歧部位耐燒蝕和隔熱的詳細需求與目標,從33種新研資料中挑選出7種防熱資料,完成防熱資料的結構和部分防熱構造設計,完成了中國由近地軌道再入到深空軌道再入的防熱構造設計的逾越。

  其次,設計團隊提出了三維傳熱燒蝕剖析辦法,采取全體變厚度、變密度,分區域、偏軸設計計劃,沖破輕量化設計癥結技術,並應用一維燒蝕剖析和三維溫度場剖析相聯合的數值剖析辦法,完成了用周全的部分燒蝕實驗取代整器燒蝕實驗,爲實驗義務的勝利奠基基本。

  從防熱構造設計、防熱資料成型工藝研討、焊接工藝研討,到工程樣機、構造器、熱控器、專項實驗驗證器、正樣器……嫦娥五號探測器的防熱“霓裳羽衣”精心“縫制”而成,成爲平安順遂前往地球家園的性命包管。(完)

【編纂:張楷欣】