仅消耗原计划0.3%推进剂:解密嫦娥五号轨道器再“加班”背后故事

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  仅消耗原计划0.3%推进剂:解密嫦娥五号轨道器再“加班”背后故事

  中新社北京1月13日电 题:仅消耗原计划0.3%推进剂:解密嫦娥五号轨道器再“加班”背后故事

  作者 高诗淇 郭超凯

  2020年12月17日,嫦娥五号任务轨道器与返回器在距离地球5000公里处实施分离,返回器携带月球样品返回地球,轨道器顺利执行规避机动。中国国家航天局近日对外宣布,在完成既定主任务后,嫦娥五号轨道器开展拓展任务,启程飞往距离地球约150万公里的日地拉格朗日L1点。

  嫦娥五号轨道器为什么还能再“加班”?中国运载火箭技术研究院火箭专家介绍道,这是因为托举嫦娥五号探测器升空的长征五号火箭入轨精度非常高,使得嫦娥五号轨道器的地月轨道修正次数减少,用于轨道修正的推进剂实际仅消耗了原计划的0.3%,省出大量燃料。在完成返回器护送任务后,嫦娥五号轨道器还剩200多公斤推进剂。有这么多燃料可用,“元气满满”的轨道器自然就有动力继续“加班”。

  此次火箭入轨精度为何如此高?这就要归功于中国运载火箭技术研究院的轨道设计师们,他们为长征五号运载火箭专门精心设计了近乎完美的飞行轨道。轨道设计可以说是火箭核心参数的基因和灵魂。长征五号运载火箭选择飞行轨道,总体上要经过两轮筛选。

  第一轮是“海选”。嫦娥五号要去月球,理想的发射轨道是星箭分离后,嫦娥五号可以直接“滑”到近月点后再点火制动,达到节省推进剂并快速到达月球的目的。但是,地月距离在不断变化,发射时间不同,对应的发射轨道也不同,因此,第一轮海选的目标就是确定发射区间。

  综合探测器分离后的太阳能板光照角度、通讯天线指向、月面采样光照和返回器测控等条件,每年10至12月中有2至3天,每天约50分钟符合理想发射窗口要求。这个海选过程,可谓“万里挑一”。

  第二轮是“优选”。通常一枚火箭有一条轨道就够了,但探月工程三期对火箭发射概率和发射窗口都提出更高要求,为克服台风过境影响,提升故障适应性,轨道设计人员开展了精细化的奔月多轨道设计和关键技术验证攻关。

  海选出的发射窗口被精确切割成一个个小窗口,每个小窗口设计相应发射轨道进行优选,最终确认了2020年11月24、25日的奔月多轨道设计,这些轨道中的每一条都能将嫦娥五号准确送入地月转移轨道。发射当天,长征五号运载火箭可以从容地优中选优,从这些轨道中选择一条最符合实际情况的最佳线路,带着嫦娥五号去远行。

  设计人员还建立了高精度地月转移多天体飞行力学模型算法,综合发射轨道设计参数影响规律,直接根据嫦娥五号期望的目标轨道参数,优化火箭飞行程序,改变入轨点位置。这样一来,嫦娥五号踏上奔月旅程后,就减少了轨道修正次数,省出了“加班”燃料。

本文转载于”中国新闻网”特此声明!

【编辑:苑菁菁】

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原文地址:《仅消耗原计划0.3%推进剂:解密嫦娥五号轨道器再“加班”背后故事》 发布于2021-01-14

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