2020年12月17日，探月工程嫦娥五號返回器在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域成功著陸，標(biāo)志著我國首次地外天體采樣返回任務(wù)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(diǎn)”進(jìn)行環(huán)繞飛行并開展探測試驗(yàn)，算是給自己“加了個(gè)班”。
當(dāng)然，讓嫦娥五號軌道器“加班”可不是這么容易，“加班費(fèi)”是千萬不能少的，有足夠的燃料才能驅(qū)動(dòng)軌道器前往距離地球約150萬公里外的“日地拉格朗日L1點(diǎn)”，那么這些燃料又是從何而來的呢?
對此，中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院進(jìn)行了說明。因?yàn)榇舜伍L征五號運(yùn)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(shù)，所以軌道修正的推進(jìn)劑實(shí)際僅消耗了原計(jì)劃的0.3%，還余下200多公斤推進(jìn)劑。
由于地月距離在不斷變化，因此軌道設(shè)計(jì)可以說是火箭核心參數(shù)的基因和靈魂，而此次長征五號運(yùn)載火箭近乎完美的飛行軌道設(shè)計(jì)離不開以下兩點(diǎn)：
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(diǎn)后再點(diǎn)火制動(dòng)，達(dá)到節(jié)省推進(jìn)劑并快速到達(dá)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(fēng)過境影響和提升故障適應(yīng)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(gè)個(gè)小窗口，每個(gè)小窗口設(shè)計(jì)相應(yīng)發(fā)射軌道進(jìn)行優(yōu)選，發(fā)射當(dāng)天這些軌道中選擇一條最符合實(shí)際情況的最佳線路，最終確認(rèn)了2020年11月24、25日的奔月多軌道設(shè)計(jì)。
此外，設(shè)計(jì)人員依托高精度地月轉(zhuǎn)移多天體飛行力學(xué)模型算法，綜合發(fā)射軌道設(shè)計(jì)參數(shù)影響規(guī)律，直接根據(jù)嫦娥五號期望的目標(biāo)軌道參數(shù)，優(yōu)化火箭飛行程序，改變?nèi)胲夵c(diǎn)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(shù)，省出了“加班”燃料。
據(jù)了解，嫦娥五號軌道器此次拓展任務(wù)目標(biāo)包括：驗(yàn)證地球—日地L1點(diǎn)轉(zhuǎn)移軌道的設(shè)計(jì)與控制技術(shù);在日地L1點(diǎn)附近開展長期探測，驗(yàn)證L1點(diǎn)環(huán)繞軌道設(shè)計(jì)與控制技術(shù);對日地L1點(diǎn)附近光照、輻照等環(huán)境進(jìn)行檢測，驗(yàn)證相關(guān)分系統(tǒng)的適應(yīng)能力;擇機(jī)開展日凌期間探測器與地面的測控通信試驗(yàn);日地L1點(diǎn)探測試驗(yàn)后，將根據(jù)軌道器狀態(tài)和約束條件等情況。
拉格朗日點(diǎn)是指受兩大物體引力作用下，能夠使小物體穩(wěn)定的點(diǎn)，小物體相對于兩大物體基本保持靜止。日地L1點(diǎn)，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(yuǎn)不會(huì)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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