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嫦娥五号实现我国首次地外天体起飞、首次在月球独立展示国旗

责任编辑:连政 来源:央视新闻客户端等      2020-12-04 07:15:52

据央视新闻12月3日消息,记者从国家航天局获悉,12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟,成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道。这是我国首次实现地外天体起飞。

此前,嫦娥五号探测器的监督工程师彭德云曾表示,如果嫦娥五号按照要求顺利完成采样,同时从月球升空返回,那么它返回地球需要23天,一切顺利的话,将会在12月中旬完成此次任务。

与地面起飞不同,嫦娥五号上升器月面起飞不具备成熟的发射塔架系统,着陆器相当于上升器的“临时塔架”,上升器起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题;另外由于月球上没有导航星座,上升器起飞后,需在地面测控辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。

嫦娥五号上升器进入预定轨道,实现我国首次地外天体起飞。视频来源:央视新闻(01:42)

点火起飞前,着上组合体实现月面国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。点火起飞后,上升器经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,进入预定环月飞行轨道。随后,上升器将与环月等待的轨返组合体交会对接,将月球样品转移到返回器,后者将等待合适的月地入射窗口,做好返回地球的准备。

图为嫦娥五号国旗展示系统在月面成功打开模拟图

国旗代表一个国家的尊严和荣誉。据了解,嫦娥五号月面国旗展示系统是有效载荷分系统的组成单机之一,也是有效载荷分系统唯一一个关键项目。与嫦娥三号、嫦娥四号以及玉兔月球车上的国旗采用喷涂方式不同,嫦娥五号国旗则是一面真正的旗帜。嫦娥五号国旗平面运动包络将近2000mm×900mm,整个系统的重量只有1公斤。

由于宇宙拥有很强的电磁辐射,以及月球表面有着正负150摄氏度的温差等恶劣环境,这就决定了普通国旗无法在月球上使用。在国旗展示系统立项初期,科研团队为此设计了多种展示形式,既有记忆合金展示方案、伺服升旗方案、机构展示方案等通过卷轴形式展开国旗,也有通过折扇形式展开国旗等方案,但通过高低温试验后发现,只有卷轴形式展开的国旗比较平整,不会出现褶皱等情况。

整套系统中,国旗被完全收纳在“旗杆”里,一起固定在基座上,在登上月球前都处于“密封”状态。随火箭发射升空,期间要经受高温高热考验。要确保基座“零变形”、旗面“无污染”,密封圈至关重要。研制团队对产品结构进行优化,经过反复试验成功解决问题。地球上的试验解决了,月球上的怎么办?月球的重力只有地球的六分之一,按照月球重力设计的国旗展示系统,在地球重力下扭簧力矩不能将系统展开,无法判断试验成功与否。这就需要进行月球环境模拟实验。最终,研制团队设计出了一套试验装置来模拟月球重力,将展示系统固定在上面进行试验,成功验证系统在月球时的展开情况。

而弹簧的弹性系数在-5℃到2℃的范围内一般不会发生变化,如果超过100℃和低于-30℃都会导致弹簧材料的强度降低,弹性系数也随之降低。工业中设备中常用的扭簧肯定无法满足国旗展示系统展开机构的要求,为此,研制团队专门找到弹簧生产厂家按照要求专门定制,然后在试验室里对其进行高低温、长期压紧、拉伸等试验,以及经常观察它的力学变化情况,以保证扭簧的可靠性。

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