探月三期再入返回器運抵北京
隔熱涂層精確到克軌道設(shè)定不差毫厘
航天專家講述“小嫦娥成長記”
中國探月工程三期中技術(shù)難度最高的“再入返回飛行試驗”11月1日以一次接近完美的著陸宣告成功,標(biāo)志著我國已全面突破和掌握航天器以接近第二宇宙速度的高速再入返回關(guān)鍵技術(shù)。多名參與研制的中國航天專家向《環(huán)球時報》記者揭示了這個為嫦娥五號重返地球探路的“小嫦娥”是“如何煉成的”。
軌道控制:“控制準(zhǔn)”
11月1日凌晨5時許,北京航天飛行控制中心通過地面測控站向再入返回飛行試驗器注入導(dǎo)航參數(shù);5時53分,飛行試驗器服務(wù)艙與返回器在距地面高約5000公里處正常分離,宣告整個試驗中最關(guān)鍵的“太空打水漂”開始。返回器的速度極快,而且再入大氣層時會因為進(jìn)入黑障區(qū)暫時中斷通信,無法依靠地面引導(dǎo),因此整個返回過程只能由返回器自主完成導(dǎo)航和軌道調(diào)整。在此過程中,負(fù)責(zé)返回器軌道控制的“制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)(GNC)”技術(shù)完全由中國自主開發(fā),它成功經(jīng)受住實戰(zhàn)檢驗。飛行試驗器由中國航天科技集團(tuán)五院研制,該院GNC分系統(tǒng)主任設(shè)計師戴居峰告訴《環(huán)球時報》記者,由于受太陽風(fēng)、溫度等因素影響,高空天氣條件難以預(yù)測,返回器進(jìn)入大氣層時可能遭遇各種情況。他們對此進(jìn)行了上百萬次模擬試驗,確保返回器返回時無論遭遇哪種情況,都能找到預(yù)定方案進(jìn)行軌道和姿態(tài)調(diào)整。
戴居峰介紹說,這次試驗給他印象最深的就是控制精度的“準(zhǔn)”,這也是最大的難點所在?!霸诰嚯x38萬公里的地月空間里,飛行軌道精度必須控制在厘米級別,不然幾小時后積累的誤差就足以發(fā)散到讓任務(wù)失敗的地步”。他認(rèn)為,把這次試驗對精度的要求形容為“在1000公里外命中一個一分硬幣大小的東西”可能還不夠準(zhǔn)確,因為作為“靶標(biāo)”的月球在不斷運動,科研人員需要提前估算出它的軌跡,這實際是數(shù)十萬公里外的一次交會。
在北京航天飛行控制中心的精確控制下,飛行試驗器成功實施2次軌道修正,10月28日晚,飛行試驗器完成月球近旁轉(zhuǎn)向飛行,進(jìn)入月地轉(zhuǎn)移軌道,30日再次成功實施1次軌道修正后,準(zhǔn)確進(jìn)入“回家的安全通道”——返回走廊的窗口。北京航天飛行控制中心飛控總體主任設(shè)計師席露華說,“這次任務(wù)首次采用三站聯(lián)合接力跟蹤技術(shù),目的就是為了盡可能提高飛行試驗器的測軌精度?!睋?jù)她介紹,參與聯(lián)合接力跟蹤的三個測站均位于境外,在地理分布上呈三角狀,可以確保實現(xiàn)高精度軌道測量。