嫦娥六號31馬赫5000KM返回,如何確保萬無一失,10環着陸?_風聞
光电科技君-22分钟前
嫦娥六號即將返回地球,在5000千米的太空,軌道器和返回器分離時,其速度接近第二宇宙速度,以10.9千米/秒的速度衝入地球大氣層,這要比神舟飛船返回還要快4千米/秒,它是如何確保萬無一失的同時,實現10環以上精準着陸的呢?
其實,經歷過嫦娥五號成功返回地球的經驗,大家都已經知道“水漂彈道”這個技術,只不過這個還只是其一,真正厲害的卻是整個“月-地返回系統”的建立。
按照計劃,嫦娥六號大約在6月25日12點50分實施“軌反分離”,返回艙以10.9千米/秒速度自由飛行,換算下來就是31馬赫速度衝5000千米衝入地球,進入兩次再入和着陸階段:
初次再入階段:大約在13點10分左右,位於索馬里以東的印度洋上空,距離地面高度達到了120千米的返回艙開始調整其姿態,正式進入再入走廊。
這個過程持續了大約三分鐘,期間返回艙進入了黑障區,即因高速飛行而產生的無線電信號中斷區域。在較高的升力作用下,返回艙成功躍出大氣層,進入了自由飛行狀態。
第二次再入階段:緊接着,在13時22分左右,當返回艙的高度降低至大約100千米時,它以約7.8千米/秒的速度在青海省上空再次進入再入飛行狀態。同樣,它也再次進入了黑障區。經過大約四分鐘的飛行,返回艙成功飛出了黑障區。
着陸階段:隨着高度的進一步降低,在13時31分,當返回艙的高度達到10千米,速度已減至數十米/秒時,它在中國內蒙古上空打開了降落傘。經過一系列精確的操控和減速,最終在13時41分,返回艙成功着陸在預定的四子王旗着陸點。
着陸精度預計可以達到嫦娥五號時的“10.8環”,遠遠高於預計的10環。要知道美國阿波羅探月器只能濺落在海上。
可不是海上着陸更安全、更方便,那是因為當時他們根本沒有掌握“水漂彈道”返回技術,直到2022年“獵户座”返回才初步掌握,而我們已經用了十幾年。
從2014年11月1日,嫦娥五號的T1試驗飛行器首次完整地完成了跳躍彈道返回作業,到後來在2020年12月17日嫦娥五號實施了第二次跳躍彈道返回,這一次已經是第三次了。掌握了該技術,實際上就能掌握太陽系所有飛行器返回技術。
“水漂彈道”、“跳躍彈道”其實叫做“高速半彈道跳躍式再入返回技術方案”,也就是俗稱的“太空打水漂”。
此類技術不但要求嫦娥六號的返回器防熱材料可以經受起1萬攝氏度的高温,還要經受起極端的瞬間升温。高達31馬赫的高超音速再入地球大氣層,如果沒有這個技術,下來的就只能是灰燼。
幸好我國研製出了領先世界的隔熱材料,並且在嫦娥五號、嫦娥六號上加強了全系統設計。
返回器整體重量僅300公斤,但是它們結構與防熱、供配電、數據管理、測控通信、導航與控制、回收着陸、熱控以及探測載荷等分系統應有盡有。也因此具備調節再入角的獨角秘籍。
嫦娥六號返回器可以在再入時,以特殊的角度“-5.75°±0.2°”再入,這個“再入角”調節是個系統工程,可以實現最大航程調節能力,縱向航程可在5600至7000千米之間調節。
航程長了,速度也就降下來了。加上還具備200千米橫向調節能力,所以精準瞄準就成為了可能。那麼既然是“打水漂”,嫦娥六號返回器是怎麼“跳起來”的呢?
這就是要看返回器配置的12台姿控發動機威力了。
在他們的控制下,返回器滾動角度發生變化,從而改變升力變化。在100公里卡門線以7.04千米/秒速度衝上太空,開始一段時間的慣性飛行。
