嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入,力抗上万度高温( 三 )
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六年前就在我们发射嫦娥五T1试验器的同一年,大洋彼岸猎户座飞船指令舱也由德尔塔-4H型火箭发射入轨,任务代号EFT-1,旨在验证接近第二宇宙速度再入热流条件下的防热材料抗烧蚀能力,这是一次不载人的发射任务,甚至连服务舱都没有,最终在德尔塔-4H末级火箭助力下进入距离地球约5800公里的高轨轨道。当时大洋彼岸面对这一消息那是相当激动,他们说,这是自阿波罗计划结束后四十二年来,载人航天器飞到距离地球如此远的太空,是历史性的里程碑……
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说得如此绘声绘色的EFT-1猎户座返回舱仍然没能验证高速半弹道跳跃式再入返回技术,也就是说时至今日他们仍然不具备这一能力。
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当时间进入今年不知道大洋彼岸将作何感想,因为继承嫦娥五号高速半弹道跳跃式再入返回技术衣钵的新一代载人飞船试验船已于今年5月5日发射升空。进入太空后该飞船依靠自主动力在无需地面测控支持下自主变轨至距离地球超过7000公里的高轨轨道,以比猎户座EFT-1更高的速度再入大气层,并成功验证倒锥体构型条件下的高速半弹道跳跃式再入返回能力。
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同样是无人测试,我们的新飞船不仅配齐了服务舱,轨道高度也更高,而且新飞船研制前后历时仅仅3年,处于同一等级的猎户座飞船发展至今则已超过十年。
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得益于高升阻比、易配平等优势倒锥体是当今世界载人飞船发展的新潮流,然而倒锥体也存在多个配平攻角难题,也就是说它不能像钟形体返回舱那样可以始终拥有唯一的配平点,不稳定性劣势突出,这就需要增强RCS姿态控制能力,以及质心控制能力。
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为此新一代载人飞船配置了世界最大推力的双组元无毒无污染姿控发动机,最终我们看到新飞船不仅实现了无损着陆,甚至打出了10.8环的高精度落点成绩,这意味着什么?倒锥体返回舱+服务舱+高速半弹道跳跃式再入返回+高精度落点=世界唯一!
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更令人兴奋的是,我们不仅硬件能力正在换挡升级,软件建设也跟了上来。为满足嫦娥五号任务需求,一张布局全球建设的空天大网早已张开。嫦娥五号着陆器与上升器组合体登月后只有48小时工作时间,在此期间要连续完成太阳翼展开、着陆器载荷开机、岩心钻探机钻取采样、钻取封装、四自由度机械臂十几次表取采样、表取封装、月面发射准备、月面发射一系列动作,如果没有深空测控网的连续测控是无法办到的。
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最初我国只有内陆的喀什与佳木斯两座深空站,地球24小时自转一圈,其中近半数时间不在测控范围内,这是无论如何也满足不了48小时月面连续工作测控需求。为此早在2014年,我们就选址阿根廷内乌肯省萨帕拉兴建了35米口径深空天线,这是一座集测控、数据传输、长基线干涉测量等多功能于一体的深空测控站,该站已于2017年建成投入使用,由此航天深空测控覆盖率提高到了90%,能够有效满足嫦娥五号月面工作需求。
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与此同时,为满足嫦娥五号返回器高速半弹道跳跃式再入返回需求,我们在整个再入走廊建设了一连串接力式测控站点。返回器首先将从大西洋上空实施轨返分离,那里有我们的纳米比亚测控站,该站配置有S/X频段测控设备,在抵达120公里高度一次再入点前非洲肯尼亚还有我们部署的马林迪测控站。
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返回器一次再入时部署在索马里以东海域的远望三号测量船将利用船载雷达和光学设备监视其行踪,并为能否成功起跳提供数据判读支持,布设在卡拉奇与青藏高原的宽波束引导与多波束引导设备将快速捕获首次出黑障的返回器,紧接着还有相控阵雷达参与测量返回器二次再入,然后是飞行末段的一系列测控站点的接力测控。
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