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嫦娥五号轨道器轨道设计精准,燃料只用了原计划的0.3%
送交者: 笑鸠[♂★★★声望勋衔13★★★♂] 于 2021-01-11 21:21 已读 898 次 2 赞  

笑鸠的个人频道

嫦娥五号轨道器去“加了个班”,燃料是哪来的?


Original 航天科技一院 中国运载火箭技术研究院 Today 6park.com



前不久,中国探月工程官方宣布

  2020年12月17日嫦娥五号返回器安全回到地球后,嫦娥五号轨道器去“加了个班”:飞往“日地拉格朗日L1点”进行环绕飞行并开展探测试验。



▲日地拉格朗日L1点示意图(图片来自网络)



  轨道器为什么能这么拼? 因为完成返回器护送任务后,还剩了200多公斤推进剂。有这么多燃料可用,元气满满的轨道器当然就有了动力继续"加班"。



  燃料为什么会剩这么多?因为此次长征五号运载火箭的入轨精度非常高,轨道器的地月轨道修正次数减少了,用于轨道修正的推进剂实际仅消耗了原计划的0.3%,省出了大量燃料。



  精度为什么能这么高?这就要归功于火箭院的轨道设计师们,他们为长征五号运载火箭专门精心设计了近乎完美的飞行轨道。





轨道设计可以说

火箭核心参数的基因和灵魂



来看看长征五号运载火箭

是怎样选择飞行轨道的





第一轮

 海选



  嫦娥五号要去月球,理想的发射轨道是星箭分离后,嫦娥五号可以直接“滑”到近月点后再点火制动,达到节省推进剂并快速到达月球的目的。但是,地月距离在不断变化,发射时间上每一分每一秒的不同,对应的发射轨道也不同,因此,第一轮海选的目标就是确定发射区间!





我们的海选条件:

每年365天中确定哪几天

每天1440分钟中确定哪几分钟





还有:

探测器分离后的太阳能板光照角度

通讯天线指向

综合地球阴影

月面采样光照

返回器测控

……



 

  这些硬杠杠加起来,理想的发射窗口只能在每年10-12月中有那么2-3天,每天约50分钟符合要求。这个海选过程,可谓万里挑一。





第二轮

 优选



  通常一枚火箭有一条轨道就够了,而探月工程三期对火箭发射概率和发射窗口都提出了更高要求,为克服台风过境影响,提升故障适应性,火箭院的轨道设计人员开展了精细化的奔月多轨道设计和关键技术验证攻关。



▲嫦娥五号月地转移轨道示意图(图片来自国家航天局)



  海选出的发射窗口被精确切割成一个个小窗口,每个小窗口设计相应发射轨道进行优选,最终确认了2020年11月24、25日的奔月多轨道设计,这些轨道中的每一条都能将嫦娥五号准确送入地月转移轨道。发射当天,长征五号运载火箭可以从容地优中选优,从这些轨道中选择一条最符合实际情况的最佳线路,带着嫦娥五号去远行。

 

  设计人员还建立了高精度地月转移多天体飞行力学模型算法,综合发射轨道设计参数影响规律,直接根据嫦娥五号期望的目标轨道参数,优化火箭飞行程序,改变入轨点位置。这样一来,嫦娥五号踏上奔月旅程后,就减少了轨道修正次数,省出了“加班”燃料。



▲长征五号运载火箭发射嫦娥五号探测器(图片来自央视)



  每一次的火箭发射都凝聚了航天人的心血,宇航探测活动的每一步,都与火箭紧密相连。未来长征五号运载火箭还将承担更多的发射任务,让我们一起期待胖五接下来的精彩表现吧!

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