“太空之吻”里竟有這樣一個(gè)重要考點(diǎn)

北京時(shí)間12月6日6時(shí)許，38萬公里外的環(huán)月軌道，嫦娥五號(hào)上升器攜帶月壤樣品與軌返組合體完成了一次“教科書式的對接”。軌返組合體以抱爪的方式與迎面而來的上升器緊緊相擁，這個(gè)過程一氣呵成。

這個(gè)“太空之吻”的成功意味著，繼地外天體的采樣與封裝、地外天體的起飛之后，嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)了中國航天的又一個(gè)“首次”——月球軌道交會(huì)對接。

很顯然，上述這句話包含了我國探月工程中三個(gè)重要的新技術(shù)進(jìn)展。那么，小編今天就來梳理下嫦娥五號(hào)所具備的這三項(xiàng)超能力。

考點(diǎn)1：地外天體采樣與封裝

地外天體采樣是一個(gè)理論化的專業(yè)名稱，其實(shí)就是在地球以外的天體上采集樣本。這次，在月球上采樣，就是在月球上挖土�？茖W(xué)家們對這種操作設(shè)計(jì)了兩個(gè)模式——鉆取和表取。嫦娥五號(hào)探測器自動(dòng)采樣任務(wù)采用表鉆結(jié)合、多點(diǎn)采樣的方式，設(shè)計(jì)了鉆具鉆取和機(jī)械臂表取兩種模式。

此外，嫦娥五號(hào)還配置了降落相機(jī)、全景相機(jī)、月壤結(jié)構(gòu)探測儀、月球礦物光譜分析儀等多種有效載荷。探測器鉆取采樣前，月壤結(jié)構(gòu)探測儀對采樣區(qū)地下月壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析判斷，為采樣提供數(shù)據(jù)參考。

月面采樣裝置是全新研制的，技術(shù)新、難度大，需要考慮飛行任務(wù)以及探測器的測控、光照條件、電源、熱控等各種約束。采樣期間還要面臨月面高溫的工作環(huán)境，月球表面白天溫度超過100攝氏度，無人采樣器要在這么高的溫度下正常工作，挑戰(zhàn)可不小。

考點(diǎn)2：地外天體的起飛

眾所周知，運(yùn)載火箭在地球起飛是有一套完備的發(fā)射塔架系統(tǒng)的，點(diǎn)火起飛位置也經(jīng)過了精確測算，飛行軌道也是一遍遍計(jì)算好的。但月面起飛完全不同，沒有“地勤”支持，一切都靠自己，且必須一次成功，難度極高。

起飛時(shí)，著陸器就是上升器的“發(fā)射塔架”。上升器必須自主確定自身姿態(tài)和位置。

上升器在起飛前數(shù)小時(shí)進(jìn)入準(zhǔn)備程序，地球上的科研人員根據(jù)之前獲得的著陸器的著陸時(shí)刻、上升器的姿態(tài)和位置等數(shù)據(jù)，計(jì)算上升器起飛時(shí)間、姿態(tài)軌道調(diào)整參數(shù)等一套數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程注入上升器制導(dǎo)導(dǎo)航與控制(GNC)系統(tǒng)中心控制單元。到了預(yù)定的起飛時(shí)刻，主發(fā)動(dòng)機(jī)自行點(diǎn)火，上升器起飛。

點(diǎn)火起飛前，著上組合體實(shí)現(xiàn)月面國旗展開以及上升器、著陸器的解鎖分離。此次國旗展開是中國在月球表面首次實(shí)現(xiàn)國旗的“獨(dú)立展示”，根據(jù)回傳影像顯示，五星紅旗在陽光照耀下，“中國紅”格外鮮艷。

這次起飛標(biāo)志著中國首次掌握了地外天體起飛技術(shù)，中國人獨(dú)立自主完成載人登月、建立月球空間站，甚至走向更為深遠(yuǎn)的太空將不再是夢。

考點(diǎn)3：月球軌道交會(huì)對接

經(jīng)過幾十年的實(shí)踐探索，我國在載人航天領(lǐng)域已經(jīng)熟練掌握了近地軌道交會(huì)對接技術(shù)，但是在38萬公里外的月球軌道上進(jìn)行無人交會(huì)對接不僅在我國尚屬首次，而且也是人類航天史上的第一次。為此，從上升器進(jìn)入環(huán)月飛行軌道開始，一直到軌返組合體與上升器完成對接與樣品轉(zhuǎn)移為止，設(shè)計(jì)師們?yōu)殒隙鹞逄?hào)精心設(shè)計(jì)了交會(huì)、對接、組合體運(yùn)行、軌返組合體與對接艙分離等一系列關(guān)鍵動(dòng)作，助推嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)完美對接。

從月面起飛算起，經(jīng)過約6分鐘，250公里的飛行后，上升器進(jìn)入與軌道器和返回器組合體交會(huì)對接的初始軌道。上升器啟動(dòng)交會(huì)對接程序，之后要進(jìn)行多圈的飛行，完成4次遠(yuǎn)程導(dǎo)引，來到軌道器和返回器組合體斜上方位置，準(zhǔn)備實(shí)施交會(huì)對接，把采集到的月壤轉(zhuǎn)移到返回器。

此次實(shí)施的交會(huì)對接嫦娥五號(hào)采用的是停控加抓取的方式，在軌道器追上上升器并以相同速度飛行過程中，從后面伸手牽過上升器之后拉緊實(shí)現(xiàn)完美的交會(huì)對接。

12月7日凌晨5時(shí)42分，我國嫦娥五號(hào)上升器與軌道器及返回器組合體成功完成了交會(huì)對接，并且在6時(shí)12分將樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中，轉(zhuǎn)移過程大約使用30分鐘時(shí)間，這是我國首次也是國際首次，探測器在距離地球大約幾十萬公里的月球?qū)崿F(xiàn)了月球軌道無人交會(huì)對接。此次對接相對于神舟飛船交會(huì)對接月球軌道每圈有1/3的時(shí)間位于不可測弧段，因此地面科技人員人工導(dǎo)引至此結(jié)束后，后續(xù)的交會(huì)對接過程全部由系統(tǒng)智能自主完成。

在12月7日12時(shí)35分嫦娥五號(hào)軌道器及返回器組合體與上升器成功分離，已進(jìn)入環(huán)月等待階段準(zhǔn)備擇機(jī)返回地球，此刻讓我們靜靜等候嫦娥五號(hào)順利歸來。以往說，嫦娥奔月一去不回，這次嫦娥五號(hào)則演繹了奔月后帶回樣本的新的傳奇。

試題練習(xí)：