嫦娥五號(hào)任務(wù)一周年系列回顧——箭指蒼穹
一年前的今天,長(zhǎng)征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射,順利將嫦娥五號(hào)探測(cè)器送入預(yù)定軌道,開啟了我國(guó)首次地外天體采樣返回之旅。

看點(diǎn)1:窄窗口發(fā)射
發(fā)射窗口是運(yùn)載火箭能滿足奔月轉(zhuǎn)移發(fā)射需求的點(diǎn)火時(shí)段,由于文昌地區(qū)臺(tái)風(fēng)及強(qiáng)熱帶氣旋、高空風(fēng)、強(qiáng)降雨、雷暴等氣象條件非常復(fù)雜,可想而知,窗口越窄大型低溫運(yùn)載火箭發(fā)射風(fēng)險(xiǎn)越大。決定發(fā)射窗口的因素有很多,例如發(fā)射場(chǎng)與目標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置、火箭殘骸安全落區(qū)、發(fā)射探測(cè)器(衛(wèi)星)入軌后太陽(yáng)光照時(shí)機(jī)、測(cè)控弧段、月面著陸區(qū)、月面起飛時(shí)間、再入返回時(shí)間等等,發(fā)射約束條件越多,發(fā)射窗口就越窄。為確保嫦娥五號(hào)任務(wù)可靠實(shí)施,就需要解決射向范圍、航落區(qū)安全、上升段測(cè)控和火箭滑行時(shí)間約束下的多軌道奔月發(fā)射方案設(shè)計(jì)難題。

看點(diǎn)2:火箭落區(qū)精準(zhǔn)
低溫運(yùn)載火箭二級(jí)滑行過程中,推進(jìn)劑品質(zhì)會(huì)隨時(shí)間的推移而下降,因而滑行時(shí)間越長(zhǎng),對(duì)低溫動(dòng)力系統(tǒng)啟動(dòng)越不利。為此,火箭系統(tǒng)進(jìn)行了大量地面試驗(yàn),此前長(zhǎng)征五號(hào)三次飛行對(duì)型號(hào)長(zhǎng)滑能力進(jìn)行了充分的考核驗(yàn)證。嫦娥五號(hào)任務(wù)火箭航區(qū)必須飛越菲律賓群島上空,助推器落區(qū)位于菲律賓以西,整流罩落區(qū)位于菲律賓以東,芯一級(jí)落區(qū)位于太平洋海域。多彈道發(fā)射使子級(jí)殘骸落點(diǎn)散布區(qū)域出現(xiàn)顯著的橫、縱向散布,因此必須在任務(wù)允許的情況下,最大限度降低射向散布范圍,優(yōu)化航落區(qū)安全。針對(duì)變射向、變滑行時(shí)間多彈道奔月發(fā)射方案的橫、縱向散布,科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多輪優(yōu)化設(shè)計(jì)。最終,火箭殘骸準(zhǔn)確落在預(yù)定海域。

看點(diǎn)3:多彈道,“移動(dòng)打靶”
嫦娥五號(hào)任務(wù)發(fā)射階段的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是多彈道發(fā)射,即在連續(xù)3天內(nèi),每天有5條起飛時(shí)刻間隔10分鐘的標(biāo)稱彈道,均勻覆蓋50分鐘發(fā)射窗口。多彈道的目的,就是要在地月相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中,實(shí)現(xiàn)起飛點(diǎn)不同、目的地相同的“移動(dòng)打靶”。運(yùn)載火箭只要在發(fā)射窗口內(nèi)點(diǎn)火起飛,并將探測(cè)器送入預(yù)定地月轉(zhuǎn)移軌道,探測(cè)器就可以按照完全相同的時(shí)刻、飛越高度、入射傾角、光照和測(cè)控條件飛抵近月點(diǎn)。通過詳細(xì)的軌道設(shè)計(jì)、運(yùn)載火箭各系統(tǒng)的出色發(fā)揮以及各部門的通力配合,嫦娥五號(hào)探測(cè)器以非常高的精度被送入預(yù)定軌道,為后續(xù)飛行任務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
來源:中國(guó)探月工程