嫦娥五号为何要在凌晨发射 在中国航天史上的四个首次
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11月24日嫦娥五号发射成功,奔月而去挖土,此次发射的时间是在凌晨,让很多爱好者们等待了很长的时间,这个发射时间经过严谨的考虑,也创造了中国航天史上的四个首次,为何要凌晨发射呢?下面带来介绍。
记者采访中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院总体设计部型号设计师钱航,揭秘背后原因。
一是便于奔月轨道的设计。钱航表示,月球探测与火星探测一样,都属于深空探测,在火箭发射轨道设计上,要考虑到地月相对位置关系,因此相比通信卫星等发射任务,约束条件更多。
此次发射嫦娥五号探测器,要在满足地球与月球位置关系的限制、火箭射向和滑行时间的约束、探测器地月转移时间、返回器再入航程等条件下,选择最合适的发射时间,也就是确定火箭的发射窗口。经过综合考虑,长征五号遥五火箭在凌晨发射最有利于奔月轨道的设计,可以满足各种约束条件。
后续,在完成火箭功能检查和联合测试等工作并确认最终状态后,火箭将加注推进剂,按程序实施发射。
二是减少太阳活动对于嫦娥五号的影响。长征五号火箭飞向宇宙的时候,正好是地球把太阳光直接遮蔽住,避免有过多太阳辐射对嫦娥五号探测器产生影响。
钱航称,太阳活动对于嫦娥五号探测器来说是非常复杂和麻烦的,特别是爆发的太阳风会干扰电子信号传播,影响地面科研人员对嫦娥五号探测器的操控。
三是凌晨的天空云层更少,有利于信号的传播。航天发射并不是一件轻松的事情,不像飞机起航那样简单。长征五号火箭发射极其复杂,整个过程要考虑到方方面面,才能保证“胖五”的成功起航。因此天气条件成为重中之重。在“胖五”发射前,专家们便对气象进行深入研究,确保发射的时间段是最佳天气状况。
“凌晨天气状况比较稳定,基本不会出现突然的天气变化,有利于长征五号火箭发射。”钱航表示,云层更少,也就代表云层更薄,这样的条件更有利于信号的传播。厚云层会阻碍电磁波传播,影响地面科研人员对嫦娥五号的控制。
四是为了方便观测。在凌晨发射“胖五”,可更好地利用望远镜等天文设备,对观察到的发射情况做出总结。如果是白天发射“胖五”,强烈的太阳光使得天文望远镜无法看到“胖五”的具体情况;凌晨的稀薄云层更便于观测。
11月17日,长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后,垂直转运至发射区。
由于凌晨整体环境亮度比较低,运载火箭喷射着火焰飞向太空时更为显眼和突出,有利于地面的光学和测量设备跟踪到目标,收集相关信息。“胖五”选择在这个时候发射升空,可以让地面探测仪更好地跟踪嫦娥五号探测器,科研人员能比较明显地看到嫦娥五号的运行轨迹。与此同时,夜晚空气比较凉爽,“胖五”的整流罩温度更低,更能保护整流罩。
钱航表示,除了凌晨的气象条件更加适合“胖五”发射,蓄电池容量是有限的,并非取之不尽、用之不竭,因此“胖五”飞向宇宙还必须有太阳光照。凌晨发射“胖五”达到数万公里之后,蓄电池就得以最大的光照夹角获得源源不断的光照能源,使蓄电池可持续工作。
嫦娥五号成功发射,标志着中国航天史上的四个首次
1.首次月面采样返回
从月球表面采样样品返回,是这个任务的核心。嫦娥五号将在月面选定区域着陆并采集月壤,实现中国首次月面自动采样。
2.首次月面起飞上升
完成月球表面样品采集工作后,上升器就要带样品起飞上升,与轨返组合体对接。月球表面环境复杂,着陆器不一定是四平八稳的状态,很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上,给起飞带来了很大的难度。
3.首次实现月球交会对接
当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后,仅仅依靠上升器是不可能实现返回地球的。它需要飞到月球轨道上,在这里与轨返组合体交会对接,把采集到的月壤转移到返回器。嫦娥五号采用具有世界先进水平的月球轨道交会对接技术,实现上升器与返回器等的对接,完成样品的交接。
4.首次带月壤高速再入返回地球
月球距离地球有38万公里远,返回器还携带着2千克的月壤样品。返回时,飞行速度是接近每秒11公里的第二宇宙速度,而一般从近地轨道返回的航天器速度大多为每秒8公里的第一宇宙速度。以这样的速度进入大气层,很容易因高温而被烧毁。要在进入大气层阶段把速度降下来,所以飞行试验器返回舱选择了半弹道“跳跃式”再入返回技术。这就像在太空打水漂一样,整个再入返回过程就是让返回器先是高速进入大气层,再借助大气层提供的升力跃出大气层,然后以第一宇宙速度扎入大气层,返回地面。
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