进击的中国航天:“嫦娥五号”往返月球 火星探

2020-06-29 22:29 admin

6月23日,北斗三号最后一颗组网卫星成功发射,这也意味着在历时20多年后,北斗全球卫星导航系统正式建设完成。

导航系统管理办公室主任冉承其此前表示,北斗卫星导航系统是中国迄今为止,规模最大、覆盖范围最广、服务性能要求最高的巨型复杂航天系统。

然而,随着中国航天技术的不断发展,北斗卫星导航系统的建设速度也在加快。自2017年11月首颗卫星发射升空至今,北斗三号的30颗导航卫星在30个月内全部被成功送上天空。冉承其曾评价,北斗三号创造了中国航天发射历史上高密度、高成功率的新纪录。

中国的航天事业正在向全世界展示“中国速度”。在被认为是中国航天大年的2020年,北斗卫星系统的顺利收官只是其中一环,除此之外,探月三期的收官,发射火星探测器以及开建中国空间站等重大工程,都非常值得期待。

2004年1月,中国的探月工程正式获批立项,并命名为“嫦娥工程”。按照规划,整个探月工程分为“绕、落、回”三个阶段。

基于此前已先后完成的嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、再入返回飞行试验以及嫦娥四号等5次任务,探月工程的“绕”和“落”的任务都已经完成。

而最后的“回”,将由嫦娥五号来完成。据悉,2009年,在探月二期工程实施的同时,中国就正式启动了探月三期工程,即“嫦娥五号”任务的方案论证和预先研究。

今年1月,中国航天科技集团对外宣布,将于10月底前后发射嫦娥五号探测器,实施首次月球采样返回。

上文提及的再入返回飞行试验其实就是在为嫦娥五号进行技术验证。据了解,该任务的工程目标是验证返回器气动与热防护、再入、轻小型回收等关键技术,确保返回器技术方案的可行性和正确性。

2014年10月,探月工程团队成功进行了月地高速再入返回任务。最终,返回器采用“半弹道跳跃式”高速再入返回地球,精确着陆在内蒙古预选着陆区,验证了第二宇宙速度月-地精确返回技术,这也为嫦娥五号的发射打下了重要基础。

据航天科技集团五院嫦娥五号探测器副总设计师彭兢此前接受媒体采访时透露,嫦娥五号探测器预计飞行22天至23天左右到达月球,在月球风暴洋西北部地区着陆、采集样本后,返回器在月表点火起飞,最终返回地球。

一位航天专家告诉记者,嫦娥五号探测器将由月球轨道器、着陆器、上升器和返回器等组成,总重约8.2吨。在整个任务实施过程中,嫦娥五号主要将克服月面采样、月面起飞、月球轨道交会对接、地球大气高速再入返回等四大关键技术。

如果嫦娥五号能够顺利完成月球采样返回的任务,那也意味着,中国完成了除宇航员生存以外的载人登月主要关键技术的验证。

中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁在2019年谈及中国探月工程的成就时提到,中国的探月工程起步晚但起点高,经费投入少但科技产出多,发射次数少但成功率高。

吴伟仁称,15年来中国探月整体水平和能力快速发展,在世界探月领域正从“跟跑、并跑”走向部分“领跑”。

近日,吴伟仁、于登云、孙泽洲等“嫦娥四号”任务团队优秀代表,获得了国际宇航联合会2020年度“世界航天奖”,这也是该奖项70年来首次授予中国航天科学家。

据悉,于2019年1月3日登陆月球背面的嫦娥四号探测器,完成了很多人类历史上的新突破,比如是人类首次在月球背面开展月球科学探测和低频射电天文观测等。目前,嫦娥四号已经在月面生存超过500天,也成为了在月球表面工作时间最长的人类探测器。

据21世纪经济报道了解,嫦娥四号也是探月四期工程的首次任务。接下来,探月四期基本明确还有三次任务,分别是嫦娥六号在月球南极进行采样返回;嫦娥七号在月球南极进行一次综合探测;以及嫦娥八号除进行科学探测试验外,还要进行一些关键技术的月面试验,为建立月球科研基地做前期探索。

人类对于太空的向往,早已不满足于对月球的探索,而火星,由于其距离地球较近且自然环境与地球最为类似,因此也成为人类走出地月系统开展深空探测的首选目标。按照计划,中国也将于今年7月实施首次火星探测任务。

据记者了解,火星探测将是中国深空探测的起点和重点,实施方案在经过三轮迭代之后,于2016年1月正式立项。

一位熟悉中国深空探测的业内人士告诉记者,中国的火星探测虽然起步比较晚,但是基于探月工程积累的经验以及火箭的运载能力,其在首次任务中就计划实现火星的“绕、着、巡”,如果成功,中国的深空探测将实现跨越式的发展,并成为世界上第二个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。

据悉,中国首次火星探测任务主要由探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用等五大系统组成。其中。探测器由环绕器和着陆巡视器组成,总质量约5吨。

在环绕器中,配置了7台科学载荷,具体包括中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、火星矿物光谱探测仪、火星磁强计、火星离子与中性粒子分析仪、火星能量粒子分析仪,

而着陆巡视器则是由进入舱和火星车组成。按照计划,进入舱将完成火星进入、下降、着陆任务,火星车则会在着陆区开展巡视探测。在火星车上,将配置多光谱相机、次表层探测雷达、火星表面成分探测仪、火星表面磁场探测仪、火星气象测量仪、地形相机共6台科学载荷。

中国航天科技集团科技委主任包为民此前接受采访时表示,中国首次火星探测任务设定了五大科学目标,主要涉及空间环境、形貌特征、表层结构等研究。

其表示,火星是太阳系中距离地球较近、自然环境与地球最为类似的行星之一。火星探测不仅有助于探究火星生命的存在和演化过程等问题,更可借此了解地球的演化历史和预测地球的未来变化趋势,同时也为人类开辟新的生存空间寻找潜在目标。

根据中国航天科技集团此前披露的信息显示,火星探测任务将使用长征五号火箭把火星探测器发射至地火转移轨道。随后,通过多次轨道机动和中途修正,在近火点实施制动,实现火星捕获进入环火椭圆轨道。

然后探测器会运行到选定的进入窗口,进行降轨控制,释放着陆巡视器。着陆巡视器进入火星大气后,通过气动外形、降落伞、反推发动机等多级减速和着陆腿反冲,实现软着陆。

着陆后,火星车将与承载平台分离,在火星表面开展巡视科学探测。而环绕器将在中继通信轨道火星车提供中继通信链路。

上述业内人士表示,虽然中国已经有了月球“绕、着、巡”的成功经验,但是火星与月球仍存在巨大的差异,所以火星探测任务的难度也要远大于月球。

比如因为月球和火星的运动规律不同,月球探测理论上每个月都有发射机会,而火星探测的发射机会每26个月才出现一次;另外,地火的最远距离约为地月距离的1000倍,这对测控通信能力以及探测器的自主运行能力都提出更高的要求。

今年5月5日,为中国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭,搭载着新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱成功发射。

1992年,中国开始实施载人航天工程,并制定了“三步走”的发展战略,其中第三步,是要建造载人空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。而以长征五号B首飞成功为标志,也拉开了中国载人航天工程“第三步”——建造载人空间站的任务序幕。

据悉,长征5系列运载火箭是新一代运载火箭型谱中的大型运载火箭,也被称作是“胖五”。上文提到的火星探测器以及嫦娥五号都将由长征五号运载火箭来发射,而长征五号B则是在长征五号的基础上改进研制而来,近地轨道运载能力超过22吨,也是中国目前近地轨道运载能力最大的火箭,将主要用于近地轨道大型航天器发射。

5月8日,中国新一代载人飞船试验船返回舱成功降落在酒泉东风回收着陆场预定区域。中国航天科技集团五院载人航天工程载人飞船系统总设计师张柏楠今年5月接受采访时表示,从5月5日成功发射到5月8日安全返回,新一代载人飞船试验船的表现堪称完美,铺就了通往太空的新“天路”。

按计划,中国空间站将于2022年前后完成建造,并一共规划12次飞行任务。长征五号B发射任务完成后,还将有11次发射任务。

据中国载人航天工程办公室此前介绍,接下来,中国将先后发射核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ,进行空间站基本构型的在轨组装建造。其间,还规划发射4艘神舟载人飞船和4艘天舟货运飞船,进行航天员乘组轮换和货物补给。

据记者了解,中国空间站被命名为“天宫”,其由核心舱“天和”、实验舱Ⅰ“问天”、实验舱Ⅱ“梦天”等3个舱段构成,另外货运飞船命名为“天舟”。

其中,“天和”核心舱全长16.6米,最大直径4.2米,可支持3名航天员长期在轨驻留,是未来空间站的管理和控制中心。

中国载人航天工程办公室主任助理季启明5月份接受媒体采访时还透露,目前,我国空间站核心舱已完成正样产品总装,问天实验舱和梦天实验舱正在开展初样研制;空间科学应用载荷已陆续转入正样研制,执行空间站建造阶段四次飞行任务的航天员乘组已经选定,正在开展任务训练。

对中国航天来说,建造载人空间站,除了在空间科学研究领域有十分重要的作用外,它更是中国航天实力的一次展现。尤其是在未来,当国际空间站“退休”之后,中国空间站也将成为人类在轨的唯一空间站。

当然,中国的载人航天计划也不会止步于空间站。上文提到的新一代载人飞船,它除了可以运输宇航员往返于地面和空间站外,实际上也能将宇航员送至月球。

除此之外,张柏楠此前还表示,载人登月和载人去火星,都是第二宇宙速度返回,只要具备了载人登月能力,一般来讲就具备去火星的能力。

不过目前来看,中国登陆月球以及火星的计划还相对遥远。但中国航天的进步速度,全球有目共睹,尤其是2020年,如果上述重大航天项目均能如期成功实施,那今年注定会成为中国航天的一个里程碑。