版式設(shè)計：宋嵩
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飛行試驗器發(fā)射升空后將經(jīng)歷星箭分離、地月轉(zhuǎn)移、月球近旁轉(zhuǎn)向、月地轉(zhuǎn)移、返回地球附近、再入返回地球等六大關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。整個過程8天左右。
這是中國飛行器首次挑戰(zhàn)從距地約38萬公里的月球軌道返回地球。
中國國防科技工業(yè)局新聞發(fā)言人22日宣布，中國探月工程將首次實施再入返回飛行試驗，飛行試驗器計劃于24日至26日擇機(jī)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。
據(jù)介紹，2013年12月，嫦娥三號任務(wù)圓滿完成后，中國探月工程全面進(jìn)入“繞、落、回”三步走發(fā)展規(guī)劃的第三期，并計劃于2017年前后執(zhí)行嫦娥五號任務(wù)，實現(xiàn)無人自動采樣返回。為突破和掌握航天器再入返回地球關(guān)鍵技術(shù)，工程決定先期實施再入返回飛行試驗，即發(fā)射一顆飛行試驗器，飛行器飛抵月球附近，繞月半圈后自動返回。
為嫦娥五號執(zhí)行無人月球取樣返回積累經(jīng)驗
“此次試驗的目的，是通過真實飛行，獲取試驗數(shù)據(jù)，驗證嫦娥五號任務(wù)返回器以接近第二宇宙速度再入返回相關(guān)的軌道設(shè)計、氣動、熱防護(hù)、制導(dǎo)導(dǎo)航與控制等關(guān)鍵技術(shù)。為嫦娥五號執(zhí)行無人月球取樣返回積累經(jīng)驗。”探月工程三期副總設(shè)計師郝希凡說。
中國探月工程副總指揮劉繼忠說：“飛行試驗器發(fā)射升空后將經(jīng)歷星箭分離、地月轉(zhuǎn)移、月球近旁轉(zhuǎn)向、月地轉(zhuǎn)移、返回地球附近、再入返回地球等六大關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。整個過程8天左右。”
22日下午，記者在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心現(xiàn)場看到，執(zhí)行此次試驗任務(wù)的長征三號丙改進(jìn)二型運(yùn)載火箭托舉著飛行器靜靜矗立在2號工位，整裝待發(fā)。
長征三號丙改進(jìn)二型運(yùn)載火箭是由長征三號丙型運(yùn)載火箭改進(jìn)而來。作為長三甲火箭系列最年輕的一員，長三丙運(yùn)載火箭也已經(jīng)經(jīng)歷了十次成功發(fā)射，探月工程的嫦娥二號衛(wèi)星，就是由它精準(zhǔn)送入預(yù)定軌道的。
“為了確保護(hù)送試驗飛行器準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道，火箭系統(tǒng)對執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的長征三號丙改進(jìn)二型運(yùn)載火箭進(jìn)行了改進(jìn)，開展了多項技術(shù)攻關(guān)。從外形上看，改進(jìn)后的火箭個子比之前長高了近1.55米，高達(dá)56米，這讓它的運(yùn)載能力也有所增加。拿標(biāo)準(zhǔn)的地球同步轉(zhuǎn)移軌道來講，運(yùn)載能力提高了100公斤。”航天科技集團(tuán)長三甲系列火箭副總指揮金志強(qiáng)說。
據(jù)介紹， 此次發(fā)射探月工程再入返回飛行試驗器，也是長征三號丙改進(jìn)二型運(yùn)載火箭的首次亮相，在經(jīng)過1000多秒的飛行后，它將會把試驗飛行器精準(zhǔn)送入地月自由轉(zhuǎn)移軌道的入口。
發(fā)射窗口定為10月24日至26日
此次探月工程三期飛行試驗器的發(fā)射窗口選擇在了10月24日到26日。
發(fā)射窗口，就是運(yùn)載火箭進(jìn)行發(fā)射比較合適的一個時間范圍，這個范圍的大小也叫做發(fā)射窗口的寬度。越是窄的窗口，對發(fā)射要求就越嚴(yán)格。
由于每天月球相對地球的位置都在發(fā)生變化，因此每天開窗口的時間并不一樣。但寬度都是35分鐘。這個窗口寬度，也要受一系列的條件約束。
“返回實驗器和火箭分離之后，要盡快見到太陽以保障能源，這對發(fā)射窗口有約束；實驗器要和月球進(jìn)行交會，要進(jìn)行繞月飛行，這個交會，也有一個對于窗口的約束；當(dāng)然返回實驗器繞月球返回之后，有一個要跟地球交會、再入的過程，這個再入的時機(jī)，也對發(fā)射窗口提出了一個需求。此外，再綜合天氣和各種設(shè)備的因素， 最終確定了每天35分鐘、連續(xù)三天的發(fā)射窗口，這樣的話，對于低溫火箭來說，有時間解決發(fā)射前遇到的簡單問題，同時短期的天氣過程也能夠規(guī)避。” 航天科技集團(tuán)長三甲系列火箭副總設(shè)計師劉建忠說。
西昌衛(wèi)星發(fā)射中心總工程師陶鐘山說：“我們剛剛進(jìn)行了氣象會商。目前來看，氣象條件滿足發(fā)射條件。”
將采用半彈道跳躍式再入方式返回地球
據(jù)專家介紹，此次飛行器試驗一大難點(diǎn)和亮點(diǎn)是，將采用“半彈道跳躍式再入”方式返回地球。
“根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)，我們專門設(shè)計了這種特殊的返回軌跡。打個比方，‘半彈道跳躍式再入’有點(diǎn)像我們用石頭在河里打水漂。飛行器返回，第一次進(jìn)入大氣層時，先躍起，然后經(jīng)過一段時間飛行，再第二次進(jìn)入大氣層，返回地球。這個設(shè)計的主要目的是降能減速，確保飛行器返回順利。”郝希凡說。
“再入是以高速再入大氣層。那么高速有多高速度呢？目前來講是按照每秒十多公里的速度。再入大氣層后，要受到各種環(huán)境的制約，包括力的、熱的，等等。我們通過這一次的試驗驗證，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，以便后續(xù)降低我們自動采樣返回任務(wù)的風(fēng)險。”劉繼忠說。
由于從月球返回是中國航天器從未走過的一條路，本次任務(wù)技術(shù)新、難度大、風(fēng)險高，需要攻克氣動力、氣動熱、防熱、半彈道式導(dǎo)航制導(dǎo)與控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。科研人員經(jīng)過3年多的攻關(guān)，實現(xiàn)了諸多創(chuàng)新。劉繼忠舉例說：“我們首次突破一些在高速再入情況下的防熱技術(shù)。我們的返回器和原來的神舟飛船（返回艙）相比體積要小。此外，具備了在大范圍的小目標(biāo)搜索能力。”
據(jù)悉，目前整個任務(wù)的測控通信系統(tǒng)也已完成全區(qū)合練，三艘遠(yuǎn)望號測量船已經(jīng)抵達(dá)任務(wù)海域，搜索回收部隊已進(jìn)入著陸場區(qū)。
“一切準(zhǔn)備就緒，根據(jù)氣象預(yù)報瞄準(zhǔn)10月24日至26日窗口前沿組織實施。”劉繼忠說。
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