11月30日,嫦娥五号探测器在环月轨道上,成功实施着陆器上升器组合体与轨道器返回器组合体分离。接下来,嫦娥五号将落月、采样,如果一切顺利,它将于半个多月后,带着月球样品返回地球。
这是我国迄今为止最复杂的宇航任务之一。后续难点不仅在于月面自动采样封装、月面起飞、月球轨道交会对接等,带着月壤重返地球也是一大难题。
人类航天器从太空返回,最初是通过返回式卫星实现的。45年前,我国首颗返回式卫星成功回收,成为中国航天史上重要的里程碑。
1960年8月,美国总统艾森豪威尔在例行的记者招待会上自豪地宣布:美国成功回收了一面由“发现者13号”卫星带往太空飞行后返回的美国国旗。
中国面临前所未有的挑战
为了打破超级大国的垄断,我国在研制东方红一号卫星时,就开始了对返回式卫星及其所需姿态控制等项目的攻关。
历经5年研制,1975年11月26日11时30分,长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心点火,将我国首颗返回式卫星送入预定轨道。
从美国“发现者13号”之前的12位“前辈”就可以看出,让卫星完成一次有去有回的旅行并非易事。
不仅要求卫星在运行和返回中必须保持高精度的运行姿态,而且星上所有仪器都必须准确无误地按程序工作,更要求地面对其保持高精度的测控及安全可靠的回收。稍有失误,都可能造成严重后果。
创造卫星回收一次成功的奇迹
对于此前从未有过卫星回收经验,一切都得从零开始的中国航天人来说,面临的挑战极为严峻。
1975年11月29日中午,贵州六枝营盘公社一家煤矿上,4名矿工正坐在井口闲聊。突然间,一个圆乎乎的大家伙从天而降,把一棵大松树的树冠一扫而光,紧接着轰然坠地。
“天外来客”的消息很快报了上去,测量回收部火速赶往卫星落点。
大家在现场发现,由于返回式卫星裙部被高温损坏,再入段没有打开减速伞,650千克重的返回舱已经被摔得凹凸不平,卫星里许多零部件都被甩了出去。但让人惊喜的是,由于大树的缓冲,返回舱并没有摔坏,所有胶片完好无损!
由此,中国成为继美、苏之后第三个成功回收卫星的国家,并创造了卫星回收一次成功的奇迹。
期待嫦娥五号胜利归来
此后数十年中,西安卫星测控中心成功实施了23颗返回式卫星、11艘神舟飞船,以及嫦娥五号再入返回飞行试验器的测控回收任务,回收成功率保持100%。落点误差由最初的400公里开外缩小到10公里、2公里、1公里……到神舟七号任务时,返回舱落点预报结果与实测只差374米。
不过,嫦娥五号的回收与此前任务不同,这是我国航天器首次携带月壤高速返回地球。
为此,科研人员提出了半弹道跳跃式再入返回技术方案,就像在大气层表面打水漂儿一样,让返回器先高速进入大气层,随后借助大气层提供的升力“跳”起来,再以第一宇宙速度重新进入大气返回地面。
2014年,我国发射嫦娥五号再入返回飞行试验器,模拟了嫦娥五号奔月、绕月、返回的全过程,并对跳跃式再入返回技术进行了成功验证,使我国成为继美、苏之后,第三个成功实施航天器从月球轨道重返地面的国家。
嫦娥五号再入返回方案继承了此前飞行试验器的设计,任务再入航程也与飞行试验器基本一致,不过装有月壤的样品容器重量有一定不确定性,有可能影响返回器的质量特性,这对返回器制导导航控制系统的鲁棒性(控制系统在一定参数摄动下,维持某些性能的特性)提出了较高要求。
任务很难,但我们有信心。让我们与航天人一起,期盼它的归来。
(晨小综合)
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