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嫦娥探月返回器成功着陆 突破四项关键技术

来源:今日月球 | 发表日期:2015-01-12 | 点击数:

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导读:嫦娥探月返回器成功着陆 突破四项关键技术

    昨晨6点42分,被誉为嫦娥5号探路尖兵的“再入返回飞行试验返回器”结束为期8天的地月之旅,在内蒙古四子王旗预定区域顺利着陆。这是中国航天器第一次在绕月飞行后再入返回地球,标志着中国已全面突破和掌握航天器以接近第二宇宙速度的高速再入返回关键技术,为确保嫦娥五号任务顺利实施和探月工程持续推进奠定了坚实基础。

  着陆 “嫦娥”打着水漂回家

  服务舱与返回器分离

  “舱器分离!”5点53分,北京航天飞行控制中心飞控大厅内,随着总调度戴堃洪亮的调度口令响起,“嫦娥”迎来回家路上的第一个紧张时刻。飞控大厅右侧的大屏上实时显示,在距地面5000公里的太空中,服务舱缓缓向着返回器斜上方飞去。

  舱器分离约3分钟后,为确保返回器安全,服务舱按照地面科技人员预设程序开始调姿,约8分多钟后开启发动机,进行规避飞行。此前,测控通信指挥部指挥长陈宏敏告诉记者,舱器分离时的速度达10.8公里/秒,如果不实施规避机动,则可能发生碰撞,对返回器造成巨大威胁。

  很快,服务舱从大屏的三维动画中消失,返回器“嫦娥”进入了自由飞行状态。液晶屏上清晰地显示,“嫦娥”飞过了南大西洋,正从印度洋的上空沿着红色标识的预定轨道向着祖国大陆飞来。

  完美一跳离家更近了

  6点11分许,“建立返回再入姿态!”听到这声报告,飞控大厅的科技人员们稍微松了一口气。

  2分钟后,气氛再次紧张起来。在距地面大约120公里的大气层边缘,“嫦娥”如流星般向大气层飞来。接下来的3分多钟里,“嫦娥”会因高速飞行与大气摩擦进入黑障区,并在大气的阻滞下弹跳起来,就像打水漂一样。

  “这一跳生死攸关。”北京航天飞行控制中心总工程师周建亮说,“如果跳不起来,‘嫦娥’会一头栽下摔个粉身碎骨,如果跳过了,‘嫦娥’会逃入太空,再也回不来了。”

  “返回器第一次升力控制结束,转自由飞行段!”6时17分,飞控大厅里掌声雷动,科技人员们纷纷用欢呼和拥抱庆祝着“嫦娥”姑娘惊艳、完美的纵身一跳。

  弹出降落伞成功着陆

  6点23分,返回器再次启动了升力控制。

  6点31分,“嫦娥”在内蒙古上空10公里启动最后的回收程序。巨大的主降落伞在减速伞的拖拉下打开了。高速下落的“嫦娥”在巨大的拉力下被拽了起来。

  着陆场早已到达预定待命空域的直升机和地面的回收分队,按照北京飞控中心发送的落点预报,向着目标着陆点靠拢。

  6点42分,在万众期待下,“嫦娥”翩翩落下,安全着陆。

  揭秘

  突破四项关键技术

  服务舱完成使命,返回舱独自踏上归程,测控的准确与否决定着成败的关键。北京航天飞行控制中心主任陈宏敏说,这表明北京航天飞行控制中心顺利实现了4项关键技术的突破,航天测控能力有了新的提高。

  一是高精度的绕月自由返回轨道定轨及预报技术。全新的绕月自由返回轨道,对定轨和预报精度要求很高。而且,这次任务轨道控制次数多、姿态机动频繁,影响轨道测量精度的因素复杂。中心模拟各类误差进行仿真打靶分析,设计制定了适用于各个阶段的数据使用原则和定轨策略;研究制定了利用圣地亚哥、玛斯帕拉玛斯和纳米比亚三站接力跟踪、联合测轨的实施方案,实现了定轨和预报的高精度要求。

  二是高精度的轨道控制技术。这次任务中3次中途修正控制均瞄准再入点,其控制策略、轨控模式、约束条件等,均较以往任务变化较大。对此,中心研究设计了以瞄准再入点参数为目标的全新中途修正算法,制定了通过组合修正实现航程调整、入轨异常等情况下的应急控制策略,设计了抬高服务舱轨道近地点等规避方案,解决了基于绕月自由返回轨道的策略规划和应急控制这一难题。

  三是跳跃式返回过程预报与引导技术。实施半弹道跳跃式返回,器上制导控制方法复杂,气动影响预测难度大,产生风险的因素很多。中心结合返回器制导原理,利用返回器气动参数,制定了落点预报与引导实施方案;并与飞行器研制单位密切协作,开发了弹道预报的计算方法和软件,确保了返回预报和引导的顺利实施。

  四是高密度测控协同与动态规划调整技术。中心通过对各次关键控制的飞控计划、测控资源及实施流程进行统筹和优化,对各类关键指令设计预备计划发送和人工判发的备保措施,并利用自动追赶发令、双目标修正发令、多源遥测比判等手段,实现了飞控快速应变和动态规划能力。

  链接

  中国探月时间表

  中国探月工程2004年立项,以无人探测为主,分“绕”“落”“回”三步走。

  “绕”为一期研制和发射中国首颗月球探测卫星,突破绕月探测关键技术。

  “落”为二期首次月球软着陆和自动巡视勘测,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。

  “回”为三期首次月球样品自动取样返回探测,突破月面采样、月面上升、月球轨道交会和返回地球等关键技术。

  嫦娥一号2007年10月24日发射,圆满完成一期“绕月”使命后于2009年3月成功受控撞月。

  嫦娥二号2010年10月1日发射,获得了世界首幅7米分辨率全月图,对嫦娥三号预选的落月区域进行重点探测。

  嫦娥三号2013年12月2日发射,12月14日实现月面软着陆。

  嫦娥四号原本是“嫦娥三号”的备份星。探月二期“落月”任务完成后,嫦娥四号任务还在深化论证中。

  飞行试验器2014年10月24日在西昌卫星发射中心发射,11月1日顺利返回。突破和掌握探月航天器再入返回的关键技术,为嫦娥五号任务提供技术支持。

  嫦娥五号预计2017年前后发射,执行月球样品自动取样返回探测任务。

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