氢氧发动机 实现多个“首次” 航天六院107台发动机护送嫦娥揽月返乡
西部决策网讯
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这一刻，是中国探月之旅在历经13年的“绕落”跋涉之后，坚实踏下的“回家”脚步；这一刻，也是人类时隔48年之后，再次将月球探测地月往返之旅达成的激动瞬间；这一刻，更是航天科技集团六院107台性能功能各异的大小发动机全程暖心护航，推举长征五号火箭进入预定轨道，助推嫦娥五号探测器实现一个个高难动作，最终顺利揽月返乡的完美见证。 在23天内，嫦娥五号探测器已经多次刷新了中国深空探测技术的高度，完成了多项国内首次，即首次在月球表面自动采样、首次从月面起飞、首次在月球轨道无人交会对接与样品转移、首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。不仅如此，嫦娥五号完成的月球轨道无人交会对接与样品转移动作，更是世界首次，增添了世界探月历史的新纪录。
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据介绍，航天六院共研制交付了107台大小发动机，其中长征五号遥五火箭上配套30台发动机，包含8台120吨级液氧煤油发动机、2台50吨级氢氧发动机及2台9吨级膨胀循环氢氧发动机，全部是我国新一代绿色环保发动机。没有这三型液氧煤油发动机和氢氧发动机，就没有长征五号火箭名列前茅的运载能力，我国首个火星探测器和嫦娥五号探测器这样大型的深空探测器也就不可能实现发射。它们，是六院科研团队历时近20年，为我国新一代运载火箭研制出的主动力装置。 其中，嫦娥五号采用轨道器、返回器、着陆器、上升器的四器串联构型，探测器的飞行模式也有多种组合，存在四器组合体、着上组合体、轨返组合体等形态，任务全程要经历多种飞行姿态和数十次姿态调整。航天六院为探测器配套77台发动机，既为其提供主要动力，又为其提供俯仰、偏航、滚动的姿态指向控制力矩和轨道调整动力，从而出色完成轨道修正、近月制动、月面上升等一系列繁重任务。尤其是为探测器量身定做的2型3台新型发动机——3000N轨控发动机和7500N变推力发动机，发挥关键作用，全程为探测器落月、取样和返回提供动力保障。
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11月28日20时许，经过约112小时的奔月飞行，经历2次轨道修正，在距离月面约400公里处，重达8吨的嫦娥五号探测器上，3000N发动机成功实施点火，这一脚“太空刹车”精准实现嫦娥五号探测器的近月制动，从而成功被月球引力捕获，顺利进入环月轨道。一天之后，第二次近月制动再次成功实施，嫦娥五号得以最终进入200公里的环月圆轨道，为执行落月任务做好准备。 12月1日23时许，在位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区，这片人类探测器此前从未到访的地方，嫦娥五号探测器轻盈地踏上月球。7500N变推力发动机展开工作，历经主动减速、快速调整、接近、悬停避障、缓速下降和自由下落段，这稳稳地一落看似轻松，却凝聚着六院众多科研人员的智慧和心血。 12月3日23时10分，嫦娥五号上升器月面点火， 3000N发动机工作约6分钟后，将上升器顺利送入环月轨道，我国首次地外天体起飞就此实现。为克服发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题，在3000N发动机研制中， 六院研制团队高度重视发动机的环境适应性，充分考虑嫦娥五号探测器面临的空间环境条件和着陆器的特殊任务需求，优化技术方案，对发动机可能的工作环境进行充分的验证。在提高发动机性能的同时，控制发动机推力室温度，充分兼顾可靠、充裕的冷却，从而保证了发动机长寿命可靠工作。 12月6日5时42分，嫦娥五号上升器历经4次轨道调整，成功与轨道器返回器组合体交会对接，并于6时12分将月球样品容器安全转移至返回器中，完美实现了我国首次月球轨道交会对接。此次任务中，航天六院共为轨道器、上升器和着陆器研制了我国目前空间飞行器最复杂的三套推进系统。结合嫦娥五号探测器首次月面起飞、首次在38万公里外的月球轨道上无人交会对接、首次携带月壤以接近第二宇宙速度返回地球等每一阶段特殊要求，航天六院科研团队对推进分系统的发动机产品开展了多项技术攻关。轨道器上的3000N发动机，为地月转移、月地转移中途修正、近月制动、离月加速持续提供着源源不断的推力。 12月6日12时35分，嫦娥五号返回器与上升器分离，进入环月等待阶段。当返回器从38万公里远的月球疾驰向地球时，飞行速度达到接近每秒11公里的宇宙第二速度，这与以往航天器从数百公里高的近地轨道返回地球时，所保持的每秒8公里的第一宇宙速度差距巨大。为帮助返回器减速飞行而计划采用的半弹道跳跃式再入返回技术方案，要求返回器先以高速进入大气层，再借助大气层提供的升力跃出大气层，再以第一宇宙速度扎入大气层，仿佛“打水漂”一般。这一阶段中，除了3000N发动机的长程点火、持续发力、精确依据指令运行外，轨道器上的38台姿控发动机也一路精准护航，使返回器始终保持正确的姿态指向，最终得以安全返回地面。
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