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嫦娥攬?jiān)拢鼮槭裁础芭治濉卑l(fā)射嫦娥五號要選在凌晨?
2020-11-24 07:17
來源: 澎湃新聞

嫦娥攬?jiān)拢鼮槭裁础芭治濉卑l(fā)射嫦娥五號要選在凌晨?

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澎湃新聞2020年11月24日訊 從古至今,人們都知道月亮?xí)谝雇響覓煸谖覀兊念^頂,而作為地球唯一的一顆非人造的天體衛(wèi)星,一直以來人們對于月球形成的原因感到好奇,幾個世紀(jì)以來不斷有科學(xué)家提出假說。根據(jù)計(jì)劃,嫦娥五號于11月下旬登陸月球,在月球最大的月海風(fēng)暴洋北緣的呂姆克山附近,并鉆取約2米深的月壤巖芯柱,共采取2千克重的月球土壤樣品。

而護(hù)送嫦娥五號登月的正是有“胖五”之稱的長征五號運(yùn)載火箭。“胖五”是我國目前起飛規(guī)模最大、運(yùn)載能力最強(qiáng)、技術(shù)跨度最大的一型運(yùn)載火箭,采用3型12臺全新研制的大推力發(fā)動機(jī),主發(fā)動機(jī)均采用無毒無污染的推進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)液體運(yùn)載火箭直徑由3.35米至5米的跨越。

“胖五”身高約57米,起飛重量約870噸,是名副其實(shí)的“大力士”。它使我國現(xiàn)役火箭的運(yùn)載能力提升2.5倍,可一次將16輛小汽車的重量送入太空。有了它,還能把更大更重的飛行器送到深遠(yuǎn)的太空。

從30多年前開始啟動論證,到20多年前開始預(yù)研,10多年前開始立項(xiàng)研制……“胖五”的成長已走過30多年時光。它創(chuàng)造性地使用“液氧煤油”“液氫液氧”低溫組合作為火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑,起飛時發(fā)動機(jī)燃燒瞬間產(chǎn)生2000多攝氏度的高溫以及1000多噸的推力,相當(dāng)于十幾分鐘翻越220多座珠穆朗瑪峰的高度,不斷突破來自“冰與火”的考驗(yàn)。

可以說“胖五”是中國航天名副其實(shí)的“夢想號”。那么即將肩負(fù)著月球采樣返回的重大航天工程任務(wù)的“胖五”,為什么要選擇凌晨升空?

一是便于奔月軌道的設(shè)計(jì)。月球探測與火星探測一樣,都屬于深空探測,在火箭發(fā)射軌道設(shè)計(jì)上,要考慮到地月相對位置關(guān)系,因此相比通信衛(wèi)星等發(fā)射任務(wù),約束條件更多。對于此次發(fā)射“嫦娥五號”探測器,要在滿足地球與月球位置關(guān)系的限制、火箭射向和滑行時間的約束、探測器地月轉(zhuǎn)移時間、返回器再入航程等條件下,選擇最合適的發(fā)射時間,也就是確定火箭的發(fā)射窗口。經(jīng)過綜合考慮,長征五號遙五火箭在凌晨發(fā)射最有利于奔月軌道的設(shè)計(jì),可以滿足各種約束條件。

二是減少太陽活動對于“嫦娥五號”的影響。“胖五”飛向宇宙的時候,正好是地球把太陽光直接遮蔽住,避免有太多太陽輻射對嫦娥五號的影響。太陽活動對于“嫦娥五號”來說是非常復(fù)雜和麻煩的,特別是其中爆發(fā)的太陽風(fēng)會干擾其中的電子信號傳播,直接影響科研人員對嫦娥五號的操控。

三是晚上的天空云層更少,有利于信號的傳播。航天發(fā)射工程并不是一件輕松的事情,不像飛機(jī)的起航一樣簡單。“胖五”發(fā)射更是一件極其復(fù)雜的事情,整個過程中要考慮到方方面面,才能保證“胖五”的成功起航。所以發(fā)射的氣候成為重中之重。在“胖五”發(fā)射之前的很多天,專家們都會對氣象進(jìn)行深入的研究,確保發(fā)射的時間段是最佳的天氣狀況。凌晨天氣狀況比較穩(wěn)定,基本不會出現(xiàn)突然的天氣變化,有利于“胖五”發(fā)射。

云層更少,也就代表云層更薄,這樣的條件更有利于信號的傳播(其實(shí)云層也會阻礙電磁波的傳播,影響科研人員對嫦娥五號的控制)。

四是為了方便觀測。在凌晨發(fā)射“胖五”,可更好的利用望遠(yuǎn)鏡等天文設(shè)備,將觀察到的發(fā)射情況來做出總結(jié)。如果是白天發(fā)射“胖五”的話,強(qiáng)烈的太陽光,使得天文望遠(yuǎn)鏡無法看到“胖五”的具體發(fā)射情況,而凌晨的稀薄云層更便于觀測。

歷次“胖五”飛出地球,“5、4、3、2、1,點(diǎn)火!起飛!”隨著“01”指揮員雄渾有力的口令,發(fā)控臺主操作手果斷按下發(fā)射按鈕。伴隨著震耳欲聾的轟鳴,金黃色的烈焰從火箭底部噴涌而出,巨大的聲響震撼方圓數(shù)十里。在烈焰舉托下,“胖五“似離弦之箭、向天而去。來自天南海北測控點(diǎn)的一聲聲報告,接力護(hù)送著火箭的一次又一次壯美飛天。地面上的科研人員要對衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時跟蹤。

由于凌晨整體的環(huán)境亮度都比較低,運(yùn)載火箭噴射著火焰飛向太空的時候非常顯眼和突出,有利于地面的光學(xué)和測量設(shè)備跟蹤到目標(biāo),收集相關(guān)信息?!芭治濉边x擇在這個時候發(fā)射升空,讓地面的探測儀更好的跟蹤嫦娥五號,科研人員能夠比較明顯的看到嫦娥五號運(yùn)行的軌跡。同時因?yàn)橥砩系目諝獗容^涼爽,“胖五”的整流罩溫度可以更加低,這點(diǎn)也是科學(xué)的魅力。

除了凌晨的氣象條件更加適合“胖五”發(fā)射,蓄電池容量是有限的,并非取之不盡用之不竭,所以“胖五”要飛翔宇宙還必須要有太陽的光照。凌晨發(fā)射“胖五”達(dá)到數(shù)萬公里之后,蓄電池就得以最大的光照夾角獲得源源不斷的光照能源,使蓄電池可持續(xù)的工作。

連續(xù)突破月球環(huán)繞探測、月面軟著陸探測、月面巡視探測、近第二宇宙速度月地返回、月背探測等一系列世界級月球探測工程難題,不論是月球探測器發(fā)射數(shù)量亦或者質(zhì)量,中國都毫無疑問是人類21世紀(jì)的探月先鋒力量。

“嫦娥五號”登月設(shè)想圖

接下來我們就翹首期待“胖五”護(hù)送嫦娥五號成功登月,帶回月壤,開啟九天攬?jiān)轮茫?/p>

[編輯:賀昕]