11月1日，经过漫长而充满艰险的返回征程，中国探月工程三期再入返回飞行试验器的返回器成功在着陆区预定区域降落。 新华社发
新华社北京11月1日电 (记者 田兆运)北京时间1日6时42分,再入返回飞行试验返回器在内蒙古四子王旗预定区域顺利着陆,我国探月工程三期再入返回飞行试验获得圆满成功。
凌晨5时许,北京航天飞行控制中心通过地面测控站向再入返回飞行试验器注入导航参数。5时53分,再入返回飞行试验器服务舱与返回器在距地面高约5000公里处正常分离。
6时13分,返回器以接近第二宇宙速度进入大气层,实施初次气动减速。下降至预定高度后,返回器向上跃起,跳出大气层,到达跳出最高点后开始逐渐下降。之后,返回器再次进入大气层,实施二次气动减速。在降至距地面约10公里高度时,返回器降落伞顺利开伞,在预定区域顺利着陆。担负搜索回收任务的搜索分队及时发现目标,迅速到达返回器着陆现场实施回收。
科研人员将对回收后的返回器及这次再入返回飞行试验获得的数据进行深入研究,为优化完善嫦娥五号任务设计提供技术支撑。试验器服务舱将继续在太空飞行,并开展一系列拓展试验。
再入返回飞行试验器于10月24日在中国西昌卫星发射中心发射升空,进入地月转移轨道。在北京航天飞行控制中心的精确控制下,试验器成功实施2次轨道修正,于27日飞抵月球引力影响球,开始月球近旁转向飞行。28日晚,试验器完成月球近旁转向飞行,进入月地转移轨道。30日再次成功实施1次轨道修正后重返地球。
有关专家称,首次再入返回飞行试验圆满成功,标志着我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。
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“小飞”回家的N个看点
——六位“师傅”对再入返回过程全解析
再入返回飞行试验器返回方式
“嫦娥五号”的探路飞行器“小飞”(探月工程三期再入返回)11月1日早晨顺利返回地球。这是中国航天器第一次从月球轨道返回地球。
“小飞”回家有哪些看点?新华社记者专访“小飞”的六位“师傅”——中国航天科技集团公司五院的科研人员,为您权威解析。
“小飞”返回器为啥是“钟鼎”形的?
师傅:彭兢 飞行试验器副总设计师
讲述:嫦娥一号、二号、三号都不返回地球。所以“小飞”从月球返回地球的每一步,都是中国探月史上的新脚印。
“小飞”有六方面的创新:分别是轨道设计和控制、新型的热控技术、气动、高精度的返回导航制导与控制、设备的轻小型化以及回收技术等。
“小飞”返回大气层受到气动作用,会产生各种各样的力和力矩。我们希望返回器自身的气动特性保证它的稳定性。气动专家做了很复杂的计算,进行了大量的风洞试验。最后根据这些实验数据,选择了“钟鼎”作为返回器的外形设计。
回家路上大气环境不确定
考验GNC
师傅:王勇 飞行试验器返回器GNC副总设计师
讲述:GNC是英文导航制导与控制的首字母。返回器GNC的任务是把返回器准确带回着陆场。导航是准确知道位置,制导是根据当前飞行情况找到一条路径,控制就是让飞行器怎么走到这条路径上来。
“小飞”回家经历了几个关键节点。距地5000公里,服务舱和返回器分离,返回器独立返回地球;距地120公里,返回器第一次进入大气层,“跳跃”飞行一段后第二次进入大气层。距地10公里处,打开降落伞。从120公里第一次进入大气层到着陆,航程非常长,确保落在中国境内本身就是挑战。
整个控制过程中最大的困难就是大气环境的不确定性。高空大气密度变化范围有±80%。低空大气密度变化范围是20%至40%。进入大气层后GNC系统要实时对气动参数、大气密度进行辨识、仿真、计算。这些必须在极短的时间内完成,GNC经受了极大考验。
返回器是“走红地毯的明星”,服务舱是“超级的哥”
师傅:王晓磊 飞行试验器服务舱GNC副总设计师
讲述:“小飞”由“大块头”的服务舱和“小个子”的返回舱组成。在8天的“地月之旅”中,绝大部分时间服务舱像个“超级的哥”载着返回舱前进。只有最后40多分钟,返回器在“万众瞩目中”再入返回地球,如同一个“走红地毯的明星”。
“超级的哥”一路上不仅要“开车”,还负责给返回器摆好座椅——供电,供暖,数据传输和通讯保障等。这些通过服务舱的结构、机构、热控、数管、GNC等10个分系统来完成。
舱器分离就是剪断“脐带”——连接舱器的一捆电线。四个爆炸螺栓炸开,服务舱用力把返回器推到再入返回走廊,而自己要避让。
“小飞”私人定制“空调”——我国首个宇航级环路热管
师傅:宁献文 飞行试验器热控分系统主任设计师
讲述:热控的功能就是让“小飞”别太冷也别太热,要保持一个合适的温度。冷了就晒晒太阳,热了就挡住太阳。为此,研制了首个国产宇航级环路热管。目前世界上有同类核心技术的只有美国、俄罗斯和法国。
“小飞”的热控防热为何特别难?神舟飞船从地球轨道返回,只需约20分钟。“小飞”月球返回,接近第二宇宙速度,二次入大气层,时间长、热流密度大。相当于用炉子持续猛烧。我们在返回器外部包覆一层特殊材料,可以把摩擦产生的热量隔绝掉,不让它灌向舱内。
“小飞”回家轨道设计
再入角相当于一张薄纸
师傅:汪中生 飞行试验器轨道主管设计师
讲述:由于运载能力和航程所限,“小飞”轨道设计受到很强约束。再入点参数精度要求非常高。如果把地球比作一个篮球,再入角就相当于一张薄纸。“小飞”必须穿过薄纸这样的缝隙,才能安全返回地球。我们在大量的设计论证后才找到符合条件的轨道。现在看,这个轨道设计是成功的。
鱼眼镜头单反相机在太空拍照、视频,将上演“最后的凝望”
师傅:胡永富 飞行试验器相机技术负责人
讲述:服务舱这个“超级的哥”,还有一项功能就是用五台相机对“小飞”地月之旅进行拍照。相机采用新材料实现轻小型化。最重的4.1公斤,最轻的只有200克。有技术试验相机,也有鱼眼镜头相机。前两天公布了在月球近旁拍摄的地球、月球和地月合影。很多网友点赞,说照片很梦幻。相机可拍视频,为便于传输,一段连续视频不超过30秒。
按计划,舱器分离后,服务器会上演对返回舱“最后的凝望”——对返回器再入返回过程进行拍照。期待能早点看到这些珍贵的照片。
“师傅们”齐声赞:小飞,好样的!
(新华社内蒙古四子王旗11月1日电，新华社记者 余晓洁 杨维汉 荣启涵)
