2020年12月17日，探月工程嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區(qū)域成功著陸，標志著我國首次地外天體采樣返回任務圓滿完成。
而嫦娥五號軌道器卻并未停歇，馬不停蹄的飛往“日地拉格朗日L1點”進行環(huán)繞飛行并開展探測試驗，算是給自己“加了個班”。
當然，讓嫦娥五號軌道器“加班”可不是這么容易，“加班費”是千萬不能少的，有足夠的燃料才能驅動軌道器前往距離地球約150萬公里外的“日地拉格朗日L1點”，那么這些燃料又是從何而來的呢?
對此，中國運載火箭技術研究院進行了說明。因為此次長征五號運載火箭的極高入軌精度，大大減少了軌道器的地月軌道修正次數，所以軌道修正的推進劑實際僅消耗了原計劃的0.3%，還余下200多公斤推進劑。
由于地月距離在不斷變化，因此軌道設計可以說是火箭核心參數的基因和靈魂，而此次長征五號運載火箭近乎完美的飛行軌道設計離不開以下兩點：
一是確定發(fā)射區(qū)間。理想的發(fā)射軌道是星箭分離后，嫦娥五號可以直接“滑”到近月點后再點火制動，達到節(jié)省推進劑并快速到達月球的目的。
為此，專家們通過做足了功課，例如每年365天中確定哪幾天、每天1440分鐘中確定哪幾分鐘、探測器分離后的太陽能板光照角度、通訊天線指向、綜合地球陰影、月面采樣光照、返回器測控等，才確定了最終的發(fā)射區(qū)間。
二是軌道優(yōu)選。通常情況下，一枚火箭有一條軌道就夠了，但由于要克服臺風過境影響和提升故障適應性，此次探月工程三期對火箭發(fā)射概率和發(fā)射窗口都提出了更高要求。
為此，專家海選出的發(fā)射窗口被精確切割成一個個小窗口，每個小窗口設計相應發(fā)射軌道進行優(yōu)選，發(fā)射當天這些軌道中選擇一條最符合實際情況的最佳線路，最終確認了2020年11月24、25日的奔月多軌道設計。
此外，設計人員依托高精度地月轉移多天體飛行力學模型算法，綜合發(fā)射軌道設計參數影響規(guī)律，直接根據嫦娥五號期望的目標軌道參數，優(yōu)化火箭飛行程序，改變入軌點位置。
正是綜合了以上多種因素，嫦娥五號踏上奔月旅程后才能大大減少軌道修正次數，省出了“加班”燃料。
據了解，嫦娥五號軌道器此次拓展任務目標包括：驗證地球—日地L1點轉移軌道的設計與控制技術;在日地L1點附近開展長期探測，驗證L1點環(huán)繞軌道設計與控制技術;對日地L1點附近光照、輻照等環(huán)境進行檢測，驗證相關分系統(tǒng)的適應能力;擇機開展日凌期間探測器與地面的測控通信試驗;日地L1點探測試驗后，將根據軌道器狀態(tài)和約束條件等情況。
拉格朗日點是指受兩大物體引力作用下，能夠使小物體穩(wěn)定的點，小物體相對于兩大物體基本保持靜止。日地L1點，位于太陽與地球的連線之間，是放置太陽觀測站的最佳位置。在那里，航天器永遠不會被地球或者月球遮擋，可以不間斷地觀測太陽，或者觀測地球向陽面。
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