“嫦娥五号”的探路飞行器“小飞”(探月工程三期再入返回)11月1日早晨顺利返回地球。这是中国航天器第一次从月球轨道返回地球。“小飞”回家有哪些看点?
返回器为啥“钟鼎”形?
“小飞”返回大气层受到气动作用,会产生各种各样的力和力矩。由于希望返回器自身的气动特性保证它的稳定性,气动专家做了很复杂的计算,进行了大量的风洞试验。最后根据这些实验数据,选择了“钟鼎”作为返回器的外形设计。
大气环境考验制导控制
GNC是英文导航制导与控制的首字母。返回器GNC的任务是把返回器准确带回着陆场。“小飞”回家经历了几个关键节点:距地5000公里,服务舱和返回器分离,返回器独立返回地球;距地120公里,返回器第一次进入大气层,“跳跃”飞行一段后第二次进入大气层;距地10公里处,打开降落伞。整个控制过程中最大的困难就是大气环境的不确定性。这些必须在极短的时间内完成,GNC经受了极大考验。
“小飞”私人定制“空调”
热控的功能就是让“小飞”别太冷也别太热。为此,我国研制了首个国产宇航级环路热管。目前世界上有同类核心技术的只有美国、俄罗斯和法国。“小飞”的热控防热特别难。“小飞”从月球返回,接近第二宇宙速度,二次入大气层,时间长、热流密度大。相当于用炉子持续猛烧。我们在返回器外部包覆一层特殊材料,可以把摩擦产生的热量隔绝掉,不让它灌向舱内。
再入角相当于一张薄纸
由于运载能力和航程所限,“小飞”轨道设计受到很强约束。再入点参数精度要求非常高。如果把地球比作一个篮球,再入角就相当于一张薄纸。“小飞”必须穿过薄纸这样的缝隙,才能安全返回地球。我们在大量的设计论证后才找到符合条件的轨道。现在看,这个轨道设计是成功的。
(均据新华社)
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