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嫦娥5号发射成功 开启首次地外天体采样返回之旅(图)

新闻来源: 中国青年报/中新网/每日经济新闻 于2020-11-23 17:06:42  提示:新闻观点不代表本网立场



11月24日4时30分,中国文昌航天发射场。

我国用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,火箭飞行约2200秒后,顺利将探测器送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。










嫦娥五号任务是我国探月工程“绕”“落”“回”三步走的收官之战。嫦娥五号将执行月球采样返回任务,完成最后一步——“回”。此次任务因此备受瞩目。



(海报制作:陈龙、邱晨辉)


我国首次地外天体采样返回之旅

国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇告诉记者,嫦娥五号任务计划实现三大工程目标——

一是突破窄窗口多轨道装订发射、月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接、月球样品储存等关键技术,提升我国航天技术水平;

二是实现我国首次地外天体自动采样返回,推动我国科学技术重大进步;

三是完善探月工程体系,为我国未来开展载人登月与深空探测积累重要的人才、技术和物质基础。


既是收官之作,又是奠基之作

随着嫦娥五号探测器发射升空,往返距离近80万公里的嫦娥五号月球探测任务正式开启。

裴照宇称,对于“绕、落、回”整体规划来说,这是收官之作。对于未来的我国月球探测来说,是一个奠基之作。

2020年中国最具“分量”的航天发射

此次发射的嫦娥五号探测器重达8.2吨,是迄今我国发射重量最重的探测器。

嫦娥五号探测器需要进入近地点200公里、远地点约41万公里的地月转移轨道,对运载火箭的能力提出了很高的要求。

长征五号火箭第一总指挥、中国航天科技集团一院党委书记李明华说,在长征火箭家族中,只有长征五号运载火箭可以将这么重的探测器直接送入地月转移轨道,这是对运载火箭能力的集中检验,也是对中国航天能力的最佳注解。





(屠海超摄)

细数嫦娥五号奔月11个飞行阶段

嫦娥五号由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分,包括15个分系统,是中国首个实施无人月面取样返回的航天器。

当天,长征五号遥五运载火箭发射升空后,先后实施了助推器分离、整流罩分离、一二级分离以及器箭分离等四次分离。

嫦娥五号将从中国文昌航天发射场出发奔向月球,经地月和环月飞行,在月面选定区域着陆,完成月球样品采集工作,经月面起飞、月球轨道交会对接、月地转移和再入回收等过程,将月球样品安全送至地球。

中国探月16年6次发射,成功率100%!

中国探月工程于2004年1月立项并正式启动。在嫦娥五号任务之前,探月工程已连续成功实施嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、再入返回飞行试验和嫦娥四号等5次任务。

16年探月征途,长三甲等4型中国航天科技集团一院抓总研制的长征火箭,完成了嫦娥一号到嫦娥五号等6次发射任务,成功率100%。这些执行过“嫦娥”发射任务的火箭,因此被称为探月工程“四箭客”。



(郭文彬摄)

去月球上抓把土有多难?

月球表面自动采样封装,是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。

在这个阶段,嫦娥五号将在月面选定区域着陆,并“使出浑身解数”采集月壤,实现我国首次月面自动采样。

裴照宇表示,来自中国航天科技集团五院的设计师们采用表钻结合、多点采样的方式,设计了两种“挖土”模式:钻取和表取。

当着陆上升组合体软着陆在月球表面,嫦娥“五姑娘”就开始了为期2天的月面工作。

“五姑娘”随身携带的钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等“神器”,将采取深钻、浅钻,以及“铲土”“挖土”“夹土”等方式,采集约2公斤月壤,并进行密封封装。

这之后,“五姑娘”再经月面起飞、月球轨道交会对接、月地转移和再入回收等过程,将月球样品安全送至地球家园。


发射成功,只迈出了嫦娥五号任务的第一步。

裴照宇说,接下来嫦娥五号还将经过20余天的在轨飞行过程,最终才能完成“挖土”并返回地球。

期待嫦娥五号后续精彩旅程,

期待荣耀归来的那一刻!

嫦娥“五姑娘”不一般,和前4位“姐姐”有啥不一样?


1111月24日,中国在文昌航天发射场用长征五号运载火箭,成功将嫦娥五号探测器送入地月转移轨道。随着嫦娥五号的成功发射,人们的目光又一次聚焦中国航天。



在为这一盛举欢欣鼓舞之余,民众对嫦娥五号充满了好奇。与嫦娥家族中的几位“姐姐”相比,嫦娥“五姑娘”有什么不同?其在大家族中扮演着何种角色、发挥着什么作用?



发射瞬间。骆云飞 摄

承担使命不同

与嫦娥一号至嫦娥四号4位“姐姐”不一样,嫦娥五号要完成中国探月工程重大科技专项“绕、落、回”三步走的最后一步。嫦娥五号的成功实施,将实现中国首次在地外天体无人采样返回。



发射瞬间。骆云飞 摄

作为中国探月三期工程采样返回任务的核心,嫦娥五号探测器是迄今为止中国研制的最为复杂的航天器系统。发射成功后,嫦娥五号将经过 11 个阶段,20 余天的在轨飞行过程,采集约2千克月球样品返回地球。航天专家表示,圆满完成探月工程三步走的总体规划目标,对推动中国深空探测领域的科技进步,促进中国空间科学、空间技术跨越发展,意义非凡。



嫦娥五号探测器。中国空间技术研究院 供图


外观造型不同

与嫦娥一号、二号、三号、四号相比,嫦娥五号探测器的技术跨度大、结构也更为复杂,它是由轨道器、着陆器、上升器、返回器4器组成。这4器每一个都是单独的个体,但它们也能组合在一起,比如着陆器和上升器“抱”在一起,就组合成了“着上组合体”,而轨道器和返回器组合而成“轨返组合体”。

此外,4 器“串”在一起则构成了一个完整的探测器。而嫦娥一号和嫦娥二号分别是一颗单独的卫星,嫦娥三号和嫦娥四号是由着陆器和月球车“两器”组成。而嫦娥五号则是由4器组成,因此嫦娥“五姑娘”是家族里结构最复杂的探测器。



嫦娥五号探测器。中国空间技术研究院 供图

任务目标不同

嫦娥五号任务的目的是实现月面自动采样返回,开展月球样品地面分析研究。任务期间,嫦娥五号探测器将重点实现三大工程目标:一是要突破一系列关键技术,提升中国航天技术水平;二是要实现首次地外天体自动采样返回,推进中国科学技术重大跨越;三是要完善探月工程体系,为载人登月和深空探测奠定一定的人才、技术和物质基础。

此外,嫦娥五号探测器还将开展一系列科学探测,如着陆区的现场调查和分析,着陆点区域形貌探测和地质背景勘察,获取与月球样品相关的现场分析数据,建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系;月球样品的分析与研究,对月球样品进行系统、长期的实验室研究,分析月壤的结构、物理特性、物质组成,深化月球成因和演化历史的研究等。

命运归宿不同

中国探月工程从立项之初,就设计了“绕、落、回”三步走战略,这就意味着嫦娥家族众姐妹将拥有不同的命运和归宿。

2007年10月24日,中国成功发射嫦娥一号卫星。2009 年3 月 1 日,嫦娥“大姑娘”按预定计划受控撞月,为探月工程一期——“绕月探测”任务画上了一个圆满的句号。

2010年10月1日,嫦娥二号卫星发射成功。2012 年 12 月13 日,嫦娥二号卫星与图塔蒂斯小行星由远及近“擦肩而过”,首次实现中国对小行星的飞跃探测,嫦娥“二姑娘”成为中国第一个行星际探测器。

2013年12月14日,嫦娥三号探测器着陆月面。次日,着陆器和巡视器互拍成像,嫦娥三号任务圆满成功,实现了中国首次地外天体软着陆和巡视探测。嫦娥“三姑娘”也永久地留在月面,遥望着地球家园。

2019年1月3日,嫦娥四号探测器成功登陆月背,成为人类历史上首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器,至今状态良好,未来,嫦娥“四姑娘”还将继续月球背面的探索之旅。

月球家族中年长的几位“姐姐”有一个共同点,那就是谁也不能再次回到“娘家”了。而嫦娥五号比几位“姐姐”幸福多了,因为她从“月宫”潇洒走一回后,还能捎点“特产”——月壤,再次回到地球母亲的怀抱。

如今嫦娥五号探测器已成功发射,一路高歌奔向月球,其探月旅程值得期待。


出发,去月球“挖土”!刚刚,嫦娥五号成功发射!这5大知识点你要知道

探索月球,探索宇宙当中的奥秘,是中国人多年的梦想。

1978年,美国赠送了1克月球样品给中国,我国专家经过大量研究,发表了14篇论文。

据新华社消息,11月24日4时30分,我国在中国文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,火箭飞行约2200秒后,顺利将探测器送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。















嫦娥五号探测器,是我国首个实时无人月面取样返回航天器。这意味着,中国科学家未来将能够研究自己从月球带回的样本。

探月工程嫦娥五号任务是中国探月工程第六次任务,被称为我国航天史上“最复杂的任务”之一。

此次嫦娥五号发射的全过程,@中国航天科技集团 航天小剧场的科普可以说非常简明易懂。


嫦娥五号去月球做什么?将获得哪些科学成果?为何要用长征五号发射?我们梳理了几个问题,帮你Get这次任务的重点。


何为“嫦娥工程”

2004年,中国正式开展月球探测工程,并命名为“嫦娥工程”,从此,中国的探月工程诞生了。



中国自2004年正式实施探月工程以来,不断探索,历经十六载,成功完成嫦娥一号、二号、三号和四号任务以及嫦娥五号高速再入返回飞行试验,实现了“五战五捷”的辉煌战绩。







图片来源:央视新闻


嫦娥工程规划为三期,简称“绕、落、回”,也就是绕月探测、月面探测、月球自动采样返回。

绕 :2004年~2007年(一期)研制和发射我国首颗月球探测卫星,实施绕月探测。

落:2013年前后(二期)进行首次月球软着陆和自动巡视勘测。

回:2020年前(三期)进行首次月球样品自动取样返回探测。

如今,被称为“胖五”的长征五号遥五运载火箭将嫦娥五号探测器发射升空,迈出了意义更为深远的一步。

为何要去月球“挖土”

1978年5月,美国赠送给中国一块仅有1克重的月岩样品,这份真正来自月球的礼物被当时正在开展行星科学研究的欧阳自远来说视若珍宝。欧阳自远带领的科研团队最终利用其中的半克样品开展了大量科学研究,发表了14篇相关研究论文。

欧阳自远与科研人员对月球岩石开展了一系列研究,对月球表面的岩石和土壤有了初步的认识和了解。

欧阳自远院士是我国"嫦娥工程"首席科学家。

而在此之前,他们研究月球科学只能通过月球陨石和国外的探月数据开展相关研究。对于中国行星科学家来说,做梦都梦想着有一天,我们能“踏上”月球,带回真正属于自己的月球样品。

这一梦想即将随着嫦娥五号任务的实施而开启。





据悉,嫦娥五号按计划将着陆在月球风暴洋北部区域,采集月壤和月岩样品返回地球,进而开展系统、长期的实验室分析研究,分析月壤的结构、物理特性、物质组成,深化月球成因和演化历史的研究。这将是44年来,人类首次带回遥远月球的月面样本。


月球“挖土”有哪些难度


和“姐姐”们相比,“五妹”的结构复杂得多,足有4个主要部件:上升器、着陆器、再入器和轨道器,而嫦娥一号与嫦娥二号仅是一个轨道器,嫦娥三号与嫦娥四号也只有一个着陆器和一个巡视器。



图片来源:中国探月与深空探测网

从任务操作来看,“嫦娥五号”探月飞行可用“2+2+2+1”概括。即两次发射:地面发射与月面发射;两次着陆:月面着陆与地球着陆;两次封装:月面封装与月轨封装;还有一次交会对接:月轨对接。



图片来源:中国探月与深空探测网


能否将来自月球的“纪念品”顺利带回地球,是“五妹”此次奔月之旅成功与否的关键。由于月球与地球的距离遥远,在离开月球返回地球的路上,火箭的速度会不断上升,在进入地球大气层时,会以第二宇宙速度左右的高速再入。





“返回舱高速地撞击地球的大气层就会一直燃烧着,会把我们采集回来的样品全部烧掉。”欧阳自远表示,“所以我们采取了一个办法,当返回舱下降到大气层弹道一半的时候,就不能再下降了,让它跳出大气层,再下降。就像小孩儿在水面上用石头打一个水漂,把石头砸进去,再冒出来,再落下去,如此返回舱的速度就慢了。这样的话,我们就可以利用降落伞让它降落下来,就比较安全了。”

“挖土”之后的两次“打包”也是一大挑战。嫦娥五号机械臂在采集月壤样本之后,将之通过一系列方式送入上升器中,予以第一次封装,防止在离开月球的过程中出现损耗。第二次封装则是上升器的月壤转移到再入器中,来保护月壤样品不受再入时恶劣环境的影响。在完全无人操作的情况下,如何做到“严丝合缝”对“五妹”而言难度不小。

如果万事如意,嫦娥五号将实现我国开展航天活动以来的四个“首次”:首次在月面自动采样;首次从月面起飞;首次在38万千米外的月球轨道上进行无人交会对接;首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。



为何要用“胖五”带货


此次发射任务是长征系列运载火箭的第353次飞行。

长征五号运载火箭被人们亲切地称为“胖五”。作为我国运载火箭升级换代的重要工程,“胖五”突破了12大项、200多个核心关键技术,创新难点多、技术跨度大、复杂程度高,填补了我国大推力无毒无污染液体火箭发动机的空白。

“胖五”主要服务于我国探月三期、载人空间站、火星探测等重大专项任务,也可用于不同地球轨道大型载荷及其他深空探测任务载荷的发射。



图片来源:新华社


“胖五”采用全新5米芯级直径箭体结构,打破了我国多年来传统运载火箭3.35米箭体直径的限制。其总长约57米,捆绑4个3.35米直径助推器,起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨,近地轨道运载能力可达25吨级,地球同步转移轨道运载能力可达14吨级,运载能力、运载效率等重要性能指标均进入世界先进水平之列。

2020年9月下旬,长征五号遥五运载火箭由远望运输船队安全运抵海南文昌清澜港,并通过公路运输方式分段运送至中国文昌航天发射场。此后,火箭按照测试发射流程,陆续完成了总装、测试等各项准备工作。

何时实现载人登月?

除了嫦娥五号任务外,我们还在部署探月工程四期计划,在月球南极地区开展嫦娥六号采样返回、嫦娥七号极区综合勘察、嫦娥八号月球科研站关键技术验证等任务,终将形成长时段、复杂环境下的月球探测能力。中国的太空探索起步于月球,正向着太阳系的辰大海挺近……

2019年,中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁透露,未来10年中国将在月球南极建立国际月球科研站,在那之前,会在2022年或2023年做些实验。

至于万众瞩目的载人登月,吴伟仁表示,也将在未来10年左右实现。

此次嫦娥五号就为载人登月验证了技术。嫦娥五号在月球轨道多次分离和对接,与美国阿波罗计划载人登月的技术类似。中国探月工程副总设计师于登云说,希望嫦娥五号任务尽可能为未来载人登月做些技术储备,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。美国在载人登月之前,也做过月球轨道交会对接试验。

祝福嫦娥五号一路顺利!顺利奔月,顺利“回家”!
网编:睿文

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