人民网>>科技

用真环境试验验证 “探路小兵”为“嫦娥”觅归途

张保淑

2014年10月26日08:08    来源:人民网-人民日报海外版    手机看新闻
原标题:“探路小兵”为“嫦娥”觅归途

  “中国探月工程将首次实施再入返回飞行试验,飞行试验器计划于24日至26日择机在西昌卫星发射中心发射。”国防科技工业局新闻发言人10月22日发布的这段简明扼要的信息引起了广泛关注,各路记者纷纷汇聚到位于四川大凉山峡谷腹地的发射场,全景式报道即将上演的中国本年度最重要的航天“大戏”。而随着火箭于24日2时冲天而起、直上九天,媒体的相关报道掀起了一轮高潮,而中国探月工程就在媒体和万众瞩目之下踏上了新的征程。

  1.做试验为嫦娥五号探路

  “再入返回飞行试验”是这出航天大戏的关键词,也是最大看点。对观众来说,品鉴这场演出的精彩程度必须从这个关键词和看点着手,而探月工程“三步走”是理解它的必要前提。根据中国探月工程总体规划,2020年前,中国月球探测工程以无人探测为主,属探月3阶段中的“探”,分“绕”、“落”、“回”3个步骤实施,分别实现绕月探测、月面软着陆探测与月面巡视勘察、采样返回等目标。随着2013年12月嫦娥三号任务圆满完成,中国探月工程顺利完成了“绕”和“落”任务,进入第三期即“回”。根据计划,2017年前后,我国将执行嫦娥五号任务,实现无人自动采样返回。要完成该任务,必须突破和掌握航天器再入返回地球关键技术。为此,工程决定先期实施再入返回飞行试验,即发射一颗飞行试验器,飞行器飞抵月球附近,绕月半圈后自动返回,这就是“再入返回飞行试验”。

  在探月工程三期副总设计师郝希凡看来,在嫦娥五号执行任务之前,先期发射飞行试验器是非常必要的,他坦言,“再入返回试验基础是大量的地面设计、研究和试验工作,虽然我们也从理论上对其进行修正和补充,但是地面毕竟是模拟条件,并不充分:比如地面要想模拟每秒11公里左右的飞行速度是极难的;模拟高层大气的真空度和化学反应也是如此。所以,设计方案是否正确,需要进行一次更为逼真的试验,也就是以月球、地球和浩渺的太空作为大试验场,进行一次‘再入返回飞行试验’。”

  按部就班、稳扎稳打,即将开始的“再入返回飞行试验”又一次诠释了中国航天人严格遵守科学规律,严谨细致的作风,这也是包括探月工程在内的中国航天取得举世瞩目成就的重要条件之一。

  2.返回大气层犹如打水漂

  从过程来看,“再入返回飞行试验”将会是一出以天地为舞台的“6折子戏”。据中国探月工程副总指挥刘继忠介绍,再入返回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6大关键节点,整个过程将历时8天左右。也就是用运载火箭把试验飞行器送入太空,试验飞行器飞抵月球附近后自动返回,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,计划在内蒙古某地区着陆。

  既然试验的核心是“回”,那么月地转移及接近地球、返回地球这些环节当然是本次试验的重中之重。郝希凡介绍说,本次试验将采用一种特殊方式返回地球,即“半弹道跳跃式再入”方式,这也是一大亮点。为了形象地说明这种返回方式,他打个比方说,这有点像在河里打水漂儿,贴着水面使劲儿扔一个石子,它钻入水面,又很快钻出来,之后再钻进去。飞行器返回,第一次进入大气层时,先跃起,然后经过一段时间飞行,再次进入大气层,之后返回地球。这样设计是为了降能减速,确保飞行器返回顺利安全。

  就试验飞行器将以接近“第二宇宙速度”进入大气层,郝希凡解释说,第二宇宙速度是每秒11.2公里,而试验飞行器返回进入大气层时的速度与此接近。这是一个极大考验,我们要通过此次试验来获取相关数据,来降低嫦娥五号将来执行任务时面临的风险。

  3.迎接挑战实现技术突破

  以接近第二宇宙速度、通过半弹道式跳跃这样的新动作返回,这无疑给此次试验任务带来了巨大挑战。而在应对过程中,要实现一系列技术突破,在郝希凡看来,其中4大技术突破最为重要:一是高速的气动力、气动热技术;二是高热量、大热流的热防护技术;三是高精度、高动态的制导导航控制技术;四是长距离、大范围的再入回收测控技术。

  空前的挑战也激发出空前的创造力,我国航天科研人员历时多年重点攻关,取得了一系列创新成果,比如在高速再入情况下的防热技术,再比如提升了大范围内的小目标搜索能力等等。

  据航天科技集团长三甲系列火箭副总指挥金志强介绍,为了确保此次任务达到预期目标,科研人员对执行此次发射任务的长征三号丙改进二型运载火箭进行了改进,开展了多项技术攻关,进一步提升了其运载能力。从目前来看,该火箭把飞行试验器准确送入地月转移轨道,再入返回飞行试验实现首战告捷,相关改进和创新是成功的、经得起考验的。当然,重头戏还在后面,我们要为最具挑战性的再入返回阶段做好充分准备。

  “数”说再入返回飞行试验

  8天——再入返回飞行试验约为8天,包括6大关键点,即火箭起飞入轨、地月转移轨道、月球的近月转向、月地转移轨道、再入阶段、着陆和回收阶段。

  11.2公里/秒——再入返回飞行试验器将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。这是中国航天器首次以接近第二宇宙速度返回地球。

  1/8大小——再入返回飞行试验器由服务舱和返回器组成。飞行试验器系统副总设计师张伍介绍,试验核心的返回器其外形与神舟飞船返回舱类似,但“仅有后者的1/8大小”。

  减重20%—— 由于本次试验是为嫦娥五号任务打基础,“综合集成和轻小型化是一大难点”。张伍说,大部分设备减重了20%,由于返回舱构型很小,仅能容许一名操作者进到舱内装配。

  60次——这将是长征三号甲系列火箭的第60次发射,也将是长征系列运载火箭自1970年以来的第196次发射。

  成功率98.3%——作为中国单一构型发射次数最多的火箭,长征三号甲系列火箭的发射成功率达到98.3%,有“金牌火箭”之称。长征三号甲系列火箭副总指挥金志强说,本次使用的长征三号丙改进二型火箭的运载能力从3.8吨提升至3.9吨。

  3年——作为“绕、落、回”三步走发展规划的最后一步“回”,探月工程三期已立项3年。中国国防科技工业局最新消息称,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,距今也约为3年。

  (珏晓)

  探月“绕、落、回”三部曲

  绕 2004年至2007年研制和发射我国首颗月球探测卫星,实施绕月探测。主要任务: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。

  落 2013年前后进行首次月球软着陆和自动巡视勘测。主要任务:突破月球软着陆、月面巡视勘察、深空测控通讯与遥控操作等关键技术;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。

  回 首次月球样品自动取样返回探测。 主要任务: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。

  (史德)

(责编:林露、熊旭)


注册/登录
发言请遵守新闻跟帖服务协议   

使用其他账号登录: 新浪微博帐号登录 QQ帐号登录 人人帐号登录 百度帐号登录 豆瓣帐号登录 天涯帐号登录 淘宝帐号登录 MSN帐号登录 同步:分享到人民微博  

社区登录
用户名: 立即注册
密  码: 找回密码
  
  • 最新评论
  • 热门评论
查看全部留言

24小时排行 | 新闻频道留言热帖