華夏復興的標誌 中國航天嫦娥一號到五號

為什麼要搞探月工程?目前重返月球開發資源、並建立基地已成為世界航天活動的必然趨勢和競爭熱點。且不論月球上的豐富資源對人類的價值,從長遠的角度看,開展月球探測工作標誌著中國航天深空探測實現了零的突破。中國過去在航海時代中曾經落後,在航天時代中不能再次落後!

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2007年10月24日,嫦娥1號由長征3號甲運載火箭發射成功,11月7日進入月球工作軌道,首次實現繞月飛行,並於20日開始傳回探測數據,繪製全月球的三維立體地圖。在運行了494天之後,嫦娥1號在地面控制下實現精確撞擊月球表面,標誌著以“繞”為目標的探月一期工程圓滿落幕。

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2010年10月1日,嫦娥2號由推力更大的長征3號丙火箭發射成功,並於27日由月球工作軌道進入更低的虹灣區成像軌道,它不僅用其攜帶的高分辨率CCD相機首次完成了分辨率達1米的高清月球表面攝像,為後來的嫦娥3號畫好了一副地形圖;更是在完成任務後遠征深空,為未來的探索積累經驗。

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2013年12月2日,以“落”為目的的探月二期工程——嫦娥3號探測器由長征3號乙運載火箭發射,14日完成了高度精確的“軟著陸”,這是自1976年以來再一次有人類的探測器造訪月球。15日,成功完成著陸器與“月兔號”月球車的分離,由此展開了長期的月面探索工作。擁有太空自動對接技術和精確控制月球軟著陸技術這兩大深空探索必備“技能”之後,標誌著中國航天測控技術已經達到了一個新的高度。

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而隨嫦娥3號登陸月球表面的“玉兔號”月球車的“沉睡”與“甦醒”過程牽動了很多航天愛好者的心。2014年1月,“玉兔”在“休眠”時出現故障而“沉睡”,2月“甦醒”但無法移動,9月已成功恢復工作。

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2019年1月3日,這是一個值得所有人銘記的日子,在這一天,我國的“嫦娥4號”探測器成功在月球背面著陸了,這是人類歷史上的首次。上個世紀雖然美國也曾登陸過月球,但是美國登陸的是月球的正面,相對於月球正面來說,“嫦娥4號”登陸月球背面的難度係數要更高。因為月球背面比較崎嶇,環境更加複雜,能夠實現登月實在不易,值得一提的是,從“嫦娥4號”發射到“近月制動”,再到成功登陸月背,整個過程一氣呵成,按照既定的計劃完成,沒有出現任何問題,這是我國科技進步的重大體現。

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未來發射的“嫦娥5號”將是真正無人版的“紅色阿波羅”。也就是說除了沒有航天員登月之外,“嫦娥5號”將和美國當年的載人登月在程序上基本沒有太大差別,也將實現從發射到登月採樣再到返回地球的全程,一旦成功,將標誌著整個“嫦娥工程”進入一個嶄新的階段。

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為什麼在發射嫦娥5號之前還要發射T1?首先,嫦娥5號的飛行軌道前所未有,它將利用地球引力和月球引力的合力巧妙規劃軌道,而月球的引力場本身是不均勻的,規劃過程非常複雜,必須先行發射T1去“探路”;還有重要的一點是,嫦娥5號返回艙重返地球時的再入速度將接近11.2km/s!

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這個極高的再入大氣層速度,將為嫦娥5號返回艙帶來一系列前所未有的特殊挑戰。這個高度的大氣非常稀薄,會產生一系列特殊的氣體效應。此外在大氣層中超高速飛行會對返回器產生燒蝕,其程度也比以往要高得多。因此現有的載人飛船和返回式衛星的著陸模式都無法滿足需求。

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為此嫦娥5號設計了特殊的著陸軌跡:返回器進入大氣層後,通過飛行控制提升高度,在太空中滑行一段距離後再次進入大氣層,然後在內蒙古中部地區著陸。這種降落模式的官方說法為“半彈道跳躍式飛行”,也被形象地稱為“太空打水漂”。這也是T1試驗飛行器的主要實驗項目。

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“打水漂”在大氣層的“一出一入”可以消耗掉返回器的部分能量,從而減小著陸速度拉長航程,有利於選擇降落區。蘇聯和美國探月時也曾利用過類似原理著陸,但其再入速度低,著陸場面積更大。由於中國人口密度大,降落區的空間有限,這對返回器的降落精度也提出更高要求。

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在T1任務圓滿完成之後,根據此次任務獲得的實驗數據,嫦娥5號的發射任務也將進入詳細準備階段。由於全任務涉及的分系統數量極多,嫦娥5號總體研發規模之龐大,堪比已經足夠波瀾壯闊的載人航天工程。

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