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嫦娥五号完成月面自动采样封装

时间:2020-12-03 10:07:51 来源:微闻网 作者:肖肖

近几日,嫦娥五号的一举一动牵动着全国人民的心,根据国家航天级最新消息显示,自12月2日常嫦娥五号落月后19个小时内,嫦娥五号完成月面自动采样封装,而且嫦娥五号拍下的月球高清照片传送到地球,这意味着距离嫦娥五号返回地球又近了一步,很多小伙伴就好奇了,那么嫦娥五号怎么返回地球呢?下面大家和微闻网小编一起去了解一下嫦娥五号完成月面自动采样封装,嫦娥五号拍下的月球高清照片~

嫦娥五号完成月面自动采样封装

记者从国家航天局获悉,12月2日22时,经过约19小时月面工作,探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样,并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。采样和封装过程中,科技人员在地面实验室根据探测器传回数据,仿真采样区地理模型并全程模拟采样,为采样决策和各环节操作提供了重要依据。着陆器配置的月壤结构探测仪等有效载荷正常工作,按计划开展科学探测,并给予采样信息支持。

自动采样是嫦娥五号任务的核心关键环节之一,探测器经受住超过100摄氏度的月面高温考验,克服了测控、光照、电源等方面的条件约束,依托全新研制的地外天体样品采集机构,通过机械臂表取和钻具钻取两种方式分别采集月球样品,实现了多点、多样化自动采样。其中,钻具钻取了月面下的月壤样品,机械臂则在末端采样器支持下,在月表开展多种采样。为确保月球样品在返回地球过程中,保持真空密闭以及不受外界环境影响,探测器在月面对样品进行了密封封装。

嫦娥五号探测器配置了降落相机、全景相机、月壤结构探测仪、月球矿物光谱分析仪等多种有效载荷,能够在月表形貌及矿物组分探测与研究、月球浅层结构探测等科学探测任务中发挥重要作用。探测器钻取采样前,月壤结构探测仪对采样区地下月壤结构进行了分析判断,为采样提供了数据参考。

采样和封装过程中,科技人员在地面实验室根据探测器传回数据,仿真采样区地理模型并全程模拟采样,为采样决策和各环节操作提供了重要依据。着陆器配置的月壤结构探测仪等有效载荷正常工作,按计划开展科学探测,并给予采样信息支持。

自动采样是嫦娥五号任务的核心关键环节之一,探测器经受住超过100摄氏度的月面高温考验,克服了测控、光照、电源等方面的条件约束,依托全新研制的地外天体样品采集机构,通过机械臂表取和钻具钻取两种方式分别采集月球样品,实现了多点、多样化自动采样。

其中,钻具钻取了月面下的月壤样品,机械臂则在末端采样器支持下,在月表开展多种采样。为确保月球样品在返回地球过程中,保持真空密闭以及不受外界环境影响,探测器在月面对样品进行了密封封装。

嫦娥五号探测器配置了降落相机、全景相机、月壤结构探测仪、月球矿物光谱分析仪等多种有效载荷,能够在月表形貌及矿物组分探测与研究、月球浅层结构探测等科学探测任务中发挥重要作用。

探测器钻取采样前,月壤结构探测仪对采样区地下月壤结构进行了分析判断,为采样提供了数据参考。

嫦娥五号拍下月球高清大片

北京时间12月1日23时11分,嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面预选着陆区,成为我国第三个成功实施月面软着陆的探测器。

嫦娥五号月球高清大片怎么拍出来的

GNC高精度关键技术

嫦娥五号任务的落月和近月制动一样,都是只有一次机会,必须一次成功。

由于涉及采样后上升器的月面起飞,所以,嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。相较于嫦娥三号、四号,嫦娥五号对于着陆点的位置精度和平整度方面的高要求是空前的,需要一个着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑,坡度要符合任务要求。

可以说,落月的过程就是边飞行边找寻落点,在15分钟内完成,约600公里外的全程自主跳伞。

为了实现“选址正确,落点准确”,嫦娥五号采用了已经在嫦娥三号和四号上应用的“粗精接力避障”的方式,即制导导航与控制(GNC)系统,在该系统的指挥下,着陆器和上升器组合体先是大推力反向制动快速减速,然后快速调整姿态并对预定落区地形进行拍照识别,避开大的障碍,实现“粗避障”,然后组合体在飞到距离月面100米时悬停,并再次对选定区域进行精确拍照,实现“精避障”,之后再斜向下飘向选定的着陆点,在移动到着陆点正上方之后开始竖直下降,到距离月面较近时关闭发动机,然后利用着陆腿的缓冲实现软着陆。

着陆缓冲机构显身手

落月的关键在于平稳。嫦娥五号着陆上升组合体在落月时,撞击月面会形成较大的冲击载荷,必须设计相应的着陆缓冲系统,吸收着陆的冲击载荷,保证探测器不翻倒、不陷落,这是落月的技术难题之一。着陆缓冲机构,通俗地说就是嫦娥五号的“腿”。

这四条缓冲、支撑一体化的“腿”可不一般,它们来自于机构分系统团队精心设计、巧手研制,更来源于嫦娥三号、嫦娥四号的完美基因。着陆缓冲机构具有完全自主知识产权的“偏置收拢、自我压紧”式方案,保证了收拢简单、展开可靠,解决了着陆缓冲、着陆稳定性等多方面的问题。

与嫦娥三号的着陆缓冲设计方案相比,由于任务难度增加,嫦娥五号任务的着陆缓冲能力要求提高了30%,但机构重量指标却减少了5%。这为总体设计部的团队成员带来了不小的难题。面临减重的难关,研制团队反复迭代,每次修改完设计,讨论时一旦发现新的减重突破口,又毫不犹豫地再次推翻设计、继续修改,最终成功满足了设计指标,确保了嫦娥五号稳定可靠地完成与月球的亲密拥抱。

精妙的“外脑”“外眼”

其实在嫦娥五号的落月过程中还有两个精妙的设计:

一是虽然表面上看是着陆器“背着”上升器软着陆到了月面上,但实际上整个落月的过程着陆器GNC系统的工作和智能自主的指挥过程都借助了“外脑”和“外眼”,这个“外脑”和“外眼”分别就是上升器月面起飞时要用的“最强大脑”中央控制计算机和通过“看星星”确定自己姿态的星敏感器,这是设计人员根据“上升器全程陪同着陆器”的实际想出的妙招,既节约了成本又减轻了重量。

二是由于距离月面较近时主发动机会激起的月尘污染星敏感器,从而影响上升器月面起飞,所以科研人员专门设计了盖子,在距离月面一定的高度时把星敏感器的镜头盖起来,称之为“天黑请闭眼”,待落月之后月尘散去再通知星敏感器把盖子打开,这一睁一闭之间,着陆器和上升器组合体已经顺利着陆在月亮之上了。

定向天线“一线牵”

落月牵动人心。38万公里外的嫦娥五号正经历着什么样的考验?

所有的讯息,都需通过着陆上升组合体的一口小小的“锅”来实时传送遥测数据。这个“小锅”就是定向天线——把探测器上的数据传输到地面的发射转换装置。

从月球把数据发送回地球,通信的距离相比地面手机通信,远了几万倍,这就需要采取特殊的对地定向天线来发送数据。

定向天线包含了反射面天线辐射器、双轴驱动机构。双轴驱动机构就像人的肩关节、肘关节,驱动反射天线辐射器灵活地转动,确保“小锅”始终对准地面。为了使整器减重,此款反射面天线极致轻量化设计,相比同类天线减重40%以上,既轻便又可靠。

嫦娥五号怎么返回地球

当然这是一个马后炮的问题,既然已经成功实现了,那就必然是有办法返回地球的。

要想从月球上返回地球,嫦娥五号同样需要多级结构,包括轨道器、返回器、着陆器三个主要组成部分,而着陆器又分为上下两个级别,这个配置和阿波罗号载人登月探测器类似,大部分需要往返的探测器都是类似的结构。

当嫦娥五号探测器达到绕月轨道之后,找准时间以及预计着陆点,着陆器首先分离,进行月面软着陆,此次嫦娥五号的预选着陆点是月球正面最大的月海风暴洋北部的吕姆克山脉,可以采集月球火山的样本。

着陆器自动巡视并采集着陆点样本,预计采集2公斤左右,此后把样本传送到着陆器上升级。这个时候着陆器的下降级可以充当火箭发射架,上升级的动力系统驱动逃离月球。

上升级进入绕月轨道,和等在那里的轨道器以及返回器对接完成样本的转移,此后上升级会被抛弃在月球轨道。轨道器驱动带着样本以及返回器踏上地月转移轨道开始“回家”。

最后一步就是返回器的任务,轨道器在地球轨道上会被抛离,最后返回器携带月球样本返回地球。在月球上返回优势在于没有大气层的阻碍同时月球的引力相对于地球更小,逃逸速度较小。

整个过程难在控制以及月球上的特殊环境

因为涉及到的结构较多,每一次的分离以及对接都是在38万公里之外进行的,地面上难以控制,每一次都需要探测器自身控制。再加上月球上的极端温度环境,让每一个动作都变得很艰难。

“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”,我们正在把一个个不可能变成可能。

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