來源:中國探月工程
一年前的今天,長征五號遙五運載火箭在中國文昌航天發射場發射,順利將嫦娥五號探測器送入預定軌道,開啟了我國首次地外天體采樣返回之旅。
發射窗口是運載火箭能滿足奔月轉移發射需求的點火時段,由于文昌地區臺風及強熱帶氣旋、高空風、強降雨、雷暴等氣象條件非常復雜,可想而知,窗口越窄大型低溫運載火箭發射風險越大。決定發射窗口的因素有很多,例如發射場與目標點的相對位置、火箭殘骸安全落區、發射探測器(衛星)入軌后太陽光照時機、測控弧段、月面著陸區、月面起飛時間、再入返回時間等等,發射約束條件越多,發射窗口就越窄。為確保嫦娥五號任務可靠實施,就需要解決射向范圍、航落區安全、上升段測控和火箭滑行時間約束下的多軌道奔月發射方案設計難題。 低溫運載火箭二級滑行過程中,推進劑品質會隨時間的推移而下降,因而滑行時間越長,對低溫動力系統啟動越不利。為此,火箭系統進行了大量地面試驗,此前長征五號三次飛行對型號長滑能力進行了充分的考核驗證。嫦娥五號任務火箭航區必須飛越菲律賓群島上空,助推器落區位于菲律賓以西,整流罩落區位于菲律賓以東,芯一級落區位于太平洋海域。多彈道發射使子級殘骸落點散布區域出現顯著的橫、縱向散布,因此必須在任務允許的情況下,最大限度降低射向散布范圍,優化航落區安全。針對變射向、變滑行時間多彈道奔月發射方案的橫、縱向散布,科研團隊進行了多輪優化設計。最終,火箭殘骸準確落在預定海域。 嫦娥五號任務發射階段的一項關鍵技術是多彈道發射,即在連續3天內,每天有5條起飛時刻間隔10分鐘的標稱彈道,均勻覆蓋50分鐘發射窗口。多彈道的目的,就是要在地月相對運動過程中,實現起飛點不同、目的地相同的“移動打靶”。運載火箭只要在發射窗口內點火起飛,并將探測器送入預定地月轉移軌道,探測器就可以按照完全相同的時刻、飛越高度、入射傾角、光照和測控條件飛抵近月點。通過詳細的軌道設計、運載火箭各系統的出色發揮以及各部門的通力配合,嫦娥五號探測器以非常高的精度被送入預定軌道,為后續飛行任務奠定了堅實基礎。