中国挑战绕月返回为无人月球取样返回积累经验

2014-10-23

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中国飞行器首次挑战绕月返回(热点解读)

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飞行试验器发射升空后将经历星箭分离、地月转移、月球近旁转向、月地转移、返回地球附近、再入返回地球等六大关键节点。整个过程8天左右。

这是中国飞行器首次挑战从距地约38万公里的月球轨道返回地球。

中国国防科技工业局新闻发言人22日宣布，中国探月工程将首次实施再入返回飞行试验，飞行试验器计划于24日至26日择机在西昌卫星发射中心发射。

据介绍，2013年12月，嫦娥三号任务圆满完成后，中国探月工程全面进入“绕、落、回”三步走发展规划的第三期，并计划于2017年前后执行嫦娥五号任务，实现无人自动采样返回。为突破和掌握航天器再入返回地球关键技术，工程决定先期实施再入返回飞行试验，即发射一颗飞行试验器，飞行器飞抵月球附近，绕月半圈后自动返回。

为嫦娥五号执行无人月球取样返回积累经验

“此次试验的目的，是通过真实飞行，获取试验数据，验证嫦娥五号任务返回器以接近第二宇宙速度再入返回相关的轨道设计、气动、热防护、制导导航与控制等关键技术。为嫦娥五号执行无人月球取样返回积累经验。”探月工程三期副总设计师郝希凡说。

中国探月工程副总指挥刘继忠说：“飞行试验器发射升空后将经历星箭分离、地月转移、月球近旁转向、月地转移、返回地球附近、再入返回地球等六大关键节点。整个过程8天左右。”

22日下午，记者在西昌卫星发射中心现场看到，执行此次试验任务的长征三号丙改进二型运载火箭托举着飞行器静静矗立在2号工位，整装待发。

长征三号丙改进二型运载火箭是由长征三号丙型运载火箭改进而来。作为长三甲火箭系列最年轻的一员，长三丙运载火箭也已经经历了十次成功发射，探月工程的嫦娥二号卫星，就是由它精准送入预定轨道的。

“为了确保护送试验飞行器准确进入预定轨道，火箭系统对执行此次发射任务的长征三号丙改进二型运载火箭进行了改进，开展了多项技术攻关。从外形上看，改进后的火箭个子比之前长高了近1.55米，高达56米，这让它的运载能力也有所增加。拿标准的地球同步转移轨道来讲，运载能力提高了100公斤。”航天科技集团长三甲系列火箭副总指挥金志强说。

据介绍，此次发射探月工程再入返回飞行试验器，也是长征三号丙改进二型运载火箭的首次亮相，在经过1000多秒的飞行后，它将会把试验飞行器精准送入地月自由转移轨道的入口。

发射窗口定为10月24日至26日

此次探月工程三期飞行试验器的发射窗口选择在了10月24日到26日。

发射窗口，就是运载火箭进行发射比较合适的一个时间范围，这个范围的大小也叫做发射窗口的宽度。越是窄的窗口，对发射要求就越严格。

由于每天月球相对地球的位置都在发生变化，因此每天开窗口的时间并不一样。但宽度都是35分钟。这个窗口宽度，也要受一系列的条件约束。

“返回实验器和火箭分离之后，要尽快见到太阳以保障能源，这对发射窗口有约束;实验器要和月球进行交会，要进行绕月飞行，这个交会，也有一个对于窗口的约束;当然返回实验器绕月球返回之后，有一个要跟地球交会、再入的过程，这个再入的时机，也对发射窗口提出了一个需求。此外，再综合天气和各种设备的因素，最终确定了每天35分钟、连续三天的发射窗口，这样的话，对于低温火箭来说，有时间解决发射前遇到的简单问题，同时短期的天气过程也能够规避。” 航天科技集团长三甲系列火箭副总设计师刘建忠说。

西昌卫星发射中心总工程师陶钟山说：“我们刚刚进行了气象会商。目前来看，气象条件满足发射条件。”

将采用半弹道跳跃式再入方式返回地球

据专家介绍，此次飞行器试验一大难点和亮点是，将采用“半弹道跳跃式再入”方式返回地球。

“根据任务特点，我们专门设计了这种特殊的返回轨迹。打个比方，‘半弹道跳跃式再入’有点像我们用石头在河里打水漂。飞行器返回，第一次进入大气层时，先跃起，然后经过一段时间飞行，再第二次进入大气层，返回地球。这个设计的主要目的是降能减速，确保飞行器返回顺利。”郝希凡说。

“再入是以高速再入大气层。那么高速有多高速度呢？目前来讲是按照每秒十多公里的速度。再入大气层后，要受到各种环境的制约，包括力的、热的，等等。我们通过这一次的试验验证，获取相关数据，以便后续降低我们自动采样返回任务的风险。”刘继忠说。

由于从月球返回是中国航天器从未走过的一条路，本次任务技术新、难度大、风险高，需要攻克气动力、气动热、防热、半弹道式导航制导与控制系统等关键技术。科研人员经过3年多的攻关，实现了诸多创新。刘继忠举例说：“我们首次突破一些在高速再入情况下的防热技术。我们的返回器和原来的神舟飞船(返回舱)相比体积要小。此外，具备了在大范围的小目标搜索能力。”

据悉，目前整个任务的测控通信系统也已完成全区合练，三艘远望号测量船已经抵达任务海域，搜索回收部队已进入着陆场区。