中國挑戰繞月返回 為無人月球取樣返回積累經驗

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中國飛行器首次挑戰繞月返回(熱點解讀)

核心閲讀

飛行試驗器發射升空後將經歷星箭分離、地月轉移、月球近旁轉向、月地轉移、返回地球附近、再入返回地球等六大關鍵節點。整個過程8天左右。

這是中國飛行器首次挑戰從距地約38萬公里的月球軌道返回地球。

中國國防科技工業局新聞發言人22日宣佈，中國探月工程將首次實施再入返回飛行試驗，飛行試驗器計劃於24日至26日擇機在西昌衞星發射中心發射。

據介紹，2013年12月，嫦娥三號任務圓滿完成後，中國探月工程全面進入“繞、落、回”三步走發展規劃的第三期，並計劃於2017年前後執行嫦娥五號任務，實現無人自動採樣返回。為突破和掌握航天器再入返回地球關鍵技術，工程決定先期實施再入返回飛行試驗，即發射一顆飛行試驗器，飛行器飛抵月球附近，繞月半圈後自動返回。

為嫦娥五號執行無人月球取樣返回積累經驗

“此次試驗的目的，是通過真實飛行，獲取試驗數據，驗證嫦娥五號任務返回器以接近第二宇宙速度再入返回相關的軌道設計、氣動、熱防護、制導導航與控制等關鍵技術。為嫦娥五號執行無人月球取樣返回積累經驗。”探月工程三期副總設計師郝希凡説。

中國探月工程副總指揮劉繼忠説：“飛行試驗器發射升空後將經歷星箭分離、地月轉移、月球近旁轉向、月地轉移、返回地球附近、再入返回地球等六大關鍵節點。整個過程8天左右。”

22日下午，記者在西昌衞星發射中心現場看到，執行此次試驗任務的長征三號丙改進二型運載火箭託舉着飛行器靜靜矗立在2號工位，整裝待發。

長征三號丙改進二型運載火箭是由長征三號丙型運載火箭改進而來。作為長三甲火箭系列最年輕的一員，長三丙運載火箭也已經經歷了十次成功發射，探月工程的嫦娥二號衞星，就是由它精準送入預定軌道的。

“為了確保護送試驗飛行器準確進入預定軌道，火箭系統對執行此次發射任務的長征三號丙改進二型運載火箭進行了改進，開展了多項技術攻關。從外形上看，改進後的火箭個子比之前長高了近1.55米，高達56米，這讓它的運載能力也有所增加。拿標準的地球同步轉移軌道來講，運載能力提高了100公斤。”航天科技集團長三甲系列火箭副總指揮金志強説。

據介紹， 此次發射探月工程再入返回飛行試驗器，也是長征三號丙改進二型運載火箭的首次亮相，在經過1000多秒的飛行後，它將會把試驗飛行器精準送入地月自由轉移軌道的入口。

發射窗口定為10月24日至26日

此次探月工程三期飛行試驗器的發射窗口選擇在了10月24日到26日。

發射窗口，就是運載火箭進行發射比較合適的一個時間範圍，這個範圍的大小也叫做發射窗口的寬度。越是窄的窗口，對發射要求就越嚴格。

由於每天月球相對地球的位置都在發生變化，因此每天開窗口的時間並不一樣。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後，要儘快見到太陽以保障能源，這對發射窗口有約束;實驗器要和月球進行交會，要進行繞月飛行，這個交會，也有一個對於窗口的約束;當然返回實驗器繞月球返回之後，有一個要跟地球交會、再入的過程，這個再入的時機，也對發射窗口提出了一個需求。此外，再綜合天氣和各種設備的因素， 最終確定了每天35分鐘、連續三天的發射窗口，這樣的話，對於低温火箭來説，有時間解決發射前遇到的簡單問題，同時短期的天氣過程也能夠規避。” 航天科技集團長三甲系列火箭副總設計師劉建忠説。

西昌衞星發射中心總工程師陶鐘山説：“我們剛剛進行了氣象會商。目前來看，氣象條件滿足發射條件。”

將採用半彈道跳躍式再入方式返回地球

據專家介紹，此次飛行器試驗一大難點和亮點是，將採用“半彈道跳躍式再入”方式返回地球。

“根據任務特點，我們專門設計了這種特殊的返回軌跡。打個比方，‘半彈道跳躍式再入’有點像我們用石頭在河裏打水漂。飛行器返回，第一次進入大氣層時，先躍起，然後經過一段時間飛行，再第二次進入大氣層，返回地球。這個設計的主要目的是降能減速，確保飛行器返回順利。”郝希凡説。

“再入是以高速再入大氣層。那麼高速有多高速度呢？目前來講是按照每秒十多公里的速度。再入大氣層後，要受到各種環境的制約，包括力的、熱的，等等。我們通過這一次的試驗驗證，獲取相關數據，以便後續降低我們自動採樣返回任務的風險。”劉繼忠説。

由於從月球返回是中國航天器從未走過的一條路，本次任務技術新、難度大、風險高，需要攻克氣動力、氣動熱、防熱、半彈道式導航制導與控制系統等關鍵技術。科研人員經過3年多的攻關，實現了諸多創新。劉繼忠舉例説：“我們首次突破一些在高速再入情況下的防熱技術。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，具備了在大範圍的小目標搜索能力。”

據悉，目前整個任務的測控通信系統也已完成全區合練，三艘遠望號測量船已經抵達任務海域，搜索回收部隊已進入着陸場區。

“一切準備就緒，根據氣象預報瞄準10月24日至26日窗口前沿組織實施。”劉繼忠説。