江南“挖土”归来 嫦娥五号闯过了几道关—新闻—科学网
时间：2023-09-22 14:32:35 已阅读:77次
12月17日凌晨，它带着中国科学家求之不得的月球样本，稳稳下降于内蒙古四子王旗，宣告了我国初次月面主动采样返回使命取患上圆满乐成。
不外，荣耀归来的门路并不是坦途。你可知道嫦娥五号回家迈过了几道坎？ 它的 外家 中国航天科技集团五院向科技日报记者举行了先容。 如何于年夜气层外貌 汲水漂 与几位 姐姐 比拟，嫦娥五号拿到的是一张地月旅行 来回票 。 这张票弥足贵重。此前，全球只要美国、苏联的航天器，和我国的嫦娥五号再入返回航行实验器实现过绕月再入返回。 资料显示，外洋再入航天器共有3类：弹道式再入航天器、弹道 升力式再入航天器以及升力式再入航天器。 而中国探月项目则接纳了一种全新的再入体式格局 半弹道跳跃式再入返回。 近地轨道航天器再入返回年夜气层时，速率凡是为每一秒约7.9千米的第一宇宙速率。而嫦娥五号从月球追风逐电般向地球飞来，速率靠近每一秒11.2千米的第二宇宙速率����APP。 每一秒3千米多的速率差，带来的力道年夜不不异。如果嫦娥五号冲劲过猛，一头撞向地球，整个使命都将前功尽弃。 要防止这类危害，起首要解决速率的问题。 这是一个世界级难题。科研职员于重复进修以及研究美、苏经验的根蒂根基上，联合我国航天器现实环境，决议借助地球年夜气层这个航天器再入返回的自然樊篱。 他们提出了一个斗胆的方案 半弹道跳跃式再入返回。 就像于太空中汲水漂同样，返回器先是高速进入年夜气层，再借助年夜气层提供的升力跃出年夜气层，然后再以第一宇宙速率扎入年夜气层，返回地面，整个历程环环相扣。 五院嫦娥五号探测器整体主任设计师孟占峰先容说。 2014年，我国发射探月三期再入返回航行实验器，模仿了嫦娥五号奔月、绕月、返回的全历程，并对于跳跃式再入返回技能举行了乐成验证，使我国成为继美、苏以后，世界第三个乐成实行航天器从月球轨道重返地面的国度。 返回气动设计比神舟飞船更繁杂 嫦娥五号可否乐成打出一个美丽的 水漂 ，要害于在气动技能研究事情的周全性以及准确性。 五院整体部设计师李齐先容，比拟近地轨道航天器返回，嫦娥五号面对的气动问题越发繁杂，再入热情况前提更为严格，对于气动数据的精准度要求更为苛刻。 起首，高速再入会致使繁杂流动效应影响增年夜，各类繁杂流动效应将对于返回器气动力、热特征孕育发生伟大影响。 其次，因为跳跃式再入，烧蚀、燃料耗损等各类要素，使患上二次再入地球年夜气的形状顺应不确定性增长。 第三，因为轻小型化要求，嫦娥五号返回器尺寸比海内外任何一种半弹道式再入航行器都要小许多。尺寸的减小、品质的降低，可能致使返回器航行不变性降落，对于气动特征预估正确度等方面提出了更高要求。 此外，比拟返回式卫星以及神舟飞船返回舱，本次使命中返回器面对的热情况要顽劣患上多。因为高温效应，必需要思量高温辐射加热影响，而这是近地轨道航天器阐发再入热情况时不需要思量的。 面临重重磨练，五院整体部气动团队开展要害技能攻关，从海内外同类返回航行器的气动研究结果中罗致经验，同时踊跃向院表里体系专家就教，终究正确掌握了返回器气动研究事情难点以及要害点，制订了周全具体的气动研究纲领。 要想冲破半弹道跳跃式高速再入返回技能，气动设计、阐发与验证必需解决形状、质心以及数据三年夜需求。气动团队联袂多个海内专业气动单元，开展了30余项研究事情，计较/实验状况跨越20000个，慢慢确定了返回器气动形状、配平质心盒、气动标称数据库及其误差规模，为相干分体系设计、仿真以及实验提供了靠得住的数据输入。 终极，他们完成为了相干研究，提出了合用在轻小型跳跃式高速再入返回器的气动形状设计要领、基在时变预计误差的配平质心盒设计要领，和合用在高速再入返回器的气动力误差计较要领，完成为了合用在第二宇宙速率再入的高空跨流域气动特征计较要领研究等；同时冲破了多项要害技能，弥补了多项海内空缺，并于探月三期再入返回航行实验器使命中获得了有用验证，为嫦娥五号使命圆满乐成立下了汗马功绩。 又要隔热又要散热，怎么解？ 高温是嫦娥五号返回途中的另外一道难关。 假如你见过神舟飞船返回舱，必然会对于它那黝黑的外表印象深刻，这是被年夜气层剧烈磨擦孕育发生的高温炙烤而成的。 而嫦娥五号碰到的温度将会更高。五院嫦娥五号探测器布局分体系主任设计师董彦芝先容说，假如返回器再入的速率提高一倍，再入热量将提高8至9倍。 云云高温一旦进入返回器内部，后果将不胜假想。防热成为必需霸占的难题。 因为要包管运载承载威力，嫦娥五号返回器的品质遭到了严酷限定。不只要求返回器布局自己接纳轻量化设计，还需要接纳新型低密度防热质料。 为此，五院整体部防热布局设计团队针对于月球轨道返回热情况、空间情况以及重量的要求，提出了差别部位耐烧蚀以及隔热的详细需求与指标，从33种新研质料中筛选出了7种防热质料，完成为了防热质料的结构以及局部防热布局设计，实现了我国防热布局设计由近地轨道再入到深空轨道再入的超过。 同时他们提出了三维传热烧蚀阐发要领，接纳总体变厚度、变密度，分区域、偏轴设计方案，冲破了轻量化设计要害技能，并哄骗一维烧蚀阐发以及三维温度场阐发相联合的数值阐发要领，实现了用局部烧蚀实验取代整器烧蚀实验，为使命乐成奠基了根蒂根基。 从防热布局设计、防热质料成型工艺研究、焊接工艺研究，到项目样机、布局器、热控器、专项实验验证器 设计团队为嫦娥五号精心 缝制 了一件 知心防热衣 ，成为它保险顺遂返回家园的生命包管。 于返回年夜气层匹敌烧蚀情况以前，嫦娥五号于航行历程中另有年夜热耗散热需求。隔热与散热，听起来险些是不成和谐的抵牾。 然而五院整体部热控设计师们霸占了异构式环路热管热控技能，相称在给返回器增长了可调治热导的 热开关 ，有用解决了返回器再入年夜气前的年夜热耗散热、热导调治以及再入历程中热阻断的难题。 太空航行时期，嫦娥五号还面对着温差高达数baidu的宇宙情况。五院嫦娥五号探测器热控分体系主任设计师宁献文先容，为了让嫦娥五号恬静地航行，热控职员按照受热要求为它设计了薄厚纷歧的 金衣银饰 ，经由过程寻觅最冷最热门，优化热控计谋，确保器内温度不变而平均。 出格声明：本文转载仅仅是出在流传信息的需要，其实不象征着代表本消息网不雅点或者证明其内容的真实性；如其他媒体、消息网或者小我私家从本消息网转载使用，须保留本消息网注明的 来历 ，并自大版权等法令义务；作者假如不但愿被转载或者者接洽转载稿费等事宜，请与咱们联系。/江南