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为什么嫦娥五号轨道器完成任务后依然可以在深空走位走位再走位

阅读(2062) 评论(0)2021/1/6 收藏

  嫦娥五号任务已经取得了中国航天史上前所未有的成功,是人类无人探月史技术难度之最,也是人类时隔44年再次获得月球样本。时至今日,嫦娥五号轨道器依然在深空中旅行,那么,它为什么可以不断“走位”呢?

 

 

  最核心的原因在于:从长征五号火箭发射起,就已经为它节省了大量的推进剂。巧妇难为无米之炊,而如果有了足够多的米,巧妇当然能做很多事情。

  本次长征五号遥五任务发射,成功抓住了最好的一条奔月轨道,各级火箭工作状态、末级滑行、多次启动精度都分毫不差,最终入轨精度极高,是长征五号历次发射表现最好的一次,连总师李东都说这次表现是“正中十环”。我之前科普过,深空探测任务都需要进行复杂的机动和轨道修正、不可避免,主要为了修正入轨误差、理论轨道和实际轨道的差距、校验发动机性能等。而如果入轨精度高,就不需要轨道器带着8吨多的四器组合体进行复杂修正,能节约一大部分推进剂,事后证明长征五号的优异表现为轨道器节省了约200千克推进剂。再往后,轨道修正次数小于预期、轨道修正精度高于预期、月地返回入射精度高,积累下来的更多了。

  这可是个了不起的成绩,要知道嫦娥五号轨道器在完成主要任务最终一步、送返回器到地球后,自己现在就是个1-2吨级的航天器而已,且大部分都是推进剂。节省下的200多千克推进剂,加上本身质量很小、带有多种规格发动机,轨道器就变成了一个超强的新“火箭”。它自己也带一些通信模块和各种传感器,能出演深空探测器的部分功能。

  另外,由于它是从月球返回,逼近地球时速度会达到第二宇宙速度左右,这足以让它轻易永远摆脱地球引力影响。如果巧妙设计轨道,通过地球引力助推,甚至完全不需要消耗任何推进剂就能完成。

  因此,轨道器开始了在宇宙中的复杂走位。第一步就是去距离地球约150万千米的日地拉格朗日L1点,这个点在地球和太阳中间,可以实现非常稳定的对地球和对太阳长期观测。当然,这个点并不真实存在,只是个理论值,轨道器也不可能真正定住,而是在附近保持椭圆轨道。

  由于轨道器依然元气满满,能力充足,L1之后也可能有各种操作,比如去飞掠金星水星小行星,甚至火星木星,做附加题“任务”持续数年。当然,这只是说明它的变轨能力,实际情况没那么简单,为月球设计的天线通信能力、太阳能帆板供能问题,可能没法走得更远,是硬条件限制。

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