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  嫦娥五号轨返组合体将择机返回地球
  目前已进入环月等待阶段;我国首次实现月球轨道交会对接,月球样品容器转移至返回器

分离后轨返组合体轨道模拟图。

  记者从国家航天局获悉,12月6日12时35分,嫦娥五号轨返组合体与上升器成功分离,进入环月等待阶段,将择机返回地球。北京时间12月6日5时42分,嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接,并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中。这是我国首次实现月球轨道交会对接。从上升器进入环月飞行轨道开始,通过远程导引和近程自主控制,轨道器和返回器组合体逐步靠近上升器,以抱爪方式捕获上升器,完成交会对接。

  ■ 释疑

  嫦五对接为何采用抱爪方式?为何21秒完成?

  12月3日晚,嫦娥五号上升器进入环月轨道后,下一步任务就是交会对接,然后将样品转移到返回器,由返回器带回地球。

  这一过程对探测器的自主要求非常高。与神舟飞船与天宫一号、二号在近地轨道的交会对接不同,嫦娥五号月球轨道的交会对接机构非常小,精度要求更高,如太空“穿针”,而且无法利用卫星导航信号提供支持。

  载人航天使用的对接机构学名叫异体同构周边式对接机构,在对接后可形成一个80厘米左右的通道,方便航天员在其中穿行。而与近地轨道的任务不同,月球探测对探测器的质量和空间有严苛限制,嫦娥五号的对接机构必须做到小而精,其重量要减小到周边式对接机构的十五分之一。

  “抱爪机构具有重量轻、捕获可靠、结构简单、对接精度高等优点。因此,我们在嫦娥五号上采用了抱爪式对接机构,通过增加连杆棘爪式转移机构,实现了对接与自动转移功能的一体化,这些设计理念都是世界首创。”中国航天科技集团有限公司八院嫦娥五号探测器副总指挥张玉花介绍。

  “所谓的抱爪,其实形象地说,就像我们手握棍子的动作,两个方向一用力,就可以把棍子牢牢地握在手中。”嫦娥五号轨道器技术副总负责人胡震宇介绍。探测器采用的对接机构就是由3套K形抱爪构成的,当上升器靠近时,只要对准连接面上的3根连杆,将抱爪收紧,就可以实现两器的紧密连接。

  对接完成后,还要进行一个重要动作,将上升器装有月壤的样品容器转移到返回器中。捕获、收拢、转移,看似简单的过程,在38万公里之外高速运行的飞行器上,每一步操作都带着风险。

  航天科技集团八院对接机构与样品转移分系统技术负责人介绍,对接全步骤要在21秒内完成,1秒捕获、10秒校正、10秒锁紧。为此做了35项故障预案,全部采用自动控制。

  值得注意的是,顺利完成月面交会对接,意义超出此次任务,还将在载人登月上派上用场。嫦娥五号四个器的构造设计,与美国阿波罗载人登月任务的构造有相似性。中国探月工程副总设计师于登云此前表示,嫦娥五号将为将来载人登月做技术验证,载人登月必然要在月球轨道交会对接,这是最安全也最经济的方式。

  追问1

  返回中还有哪些关键动作?

  嫦娥五号任务被称为我国迄今最复杂的航天任务之一,一共要经历11个阶段:发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移、再入回收。目前11步已经完成了8步,进入环月等待阶段。

  6日,转移完样品的上升器将与轨道返回组合体分离,完成使命,留在月球轨道上。在环月等待阶段,轨道器和返回器组合体将进入月地入射点,等待月地入射窗口的到来,做好返回地球的准备。

  月地转移阶段也是距离最远的一段旅程,要从38万公里外的月球返回地球附近。轨道返回组合体将带着采样产品从月球归来,经历多次中途修正,在距离地球5000公里高度处,轨道器和返回器分离,返回器独自完成最后一段路程。

  最后的再入回收阶段十分关键。虽然我国神舟飞船返回舱已经多次成功返回,但此次返回有所不同,难度在于速度过高。返回器从38万公里外长途奔袭归来,速度达到第二宇宙速度,如果没有及时减速,有可能撞毁。

  因此,科研人员为它设计了一个“打水漂”的返回方式。返回器首先以第二宇宙速度冲向地球,在进入地球大气后,很快又跳出来,然后再次进入大气层。一出一进之间,就顺利实现了减速,像神舟飞船返回舱一样,以第一宇宙速度降落,打开降落伞,平稳安全地落在内蒙古四子王旗着陆场预定地点。

  追问2

  “太空快递”已揽收 嫦五还有几天能回家?

  12月1日23时11分,嫦娥五号着陆器与上升器着陆;2日22时,完成采样和封装;3日23时10分,上升器点火起飞;6日5时42分,上升器与轨道器和返回器组合体交会对接;6时12分,月球样品容器转移至返回器。

  不到5天的时间里,嫦娥五号已经完成了此次任务中最关键的任务,效率惊人。根据官方消息,嫦娥五号着陆区域条件较好,采样工作因此比预计的顺利很多,自动采样任务仅用19个小时,这比预期时间提前了。

  根据航天科技集团消息,嫦娥五号任务总共历时23天,从11月24日凌晨发射到12月6日,已经过去13天。

  新京报记者 倪伟

  本版图片/国家航天局

【编辑:陈海峰】

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