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嫦娥五号上升器点火起飞离开月球表面 实现中国首次地外天体起飞

嫦娥五号上升器点火起飞离开月球表面 实现中国首次地外天体起飞

嫦娥五号上升器点火起飞离开月球表面 实现中国首次地外天体起飞

嫦娥五号上升器点火起飞离开月球表面 实现中国首次地外天体起飞

嫦娥五号上升器点火起飞离开月球表面 实现中国首次地外天体起飞

嫦娥五号上升器点火起飞离开月球表面 实现中国首次地外天体起飞

嫦娥五号上升器点火起飞离开月球表面 实现中国首次地外天体起飞

(神秘的地球uux.cn报道)据东网:中国探月工程嫦娥五号探测器经过约19小时的月面工作,于周三(2日)晚上约10时顺利完成月球表面自动采样,并按预定形式将样本封装保存在上升器携带的储存装置中。按原定计划,嫦娥五号返回器将于本月中旬将样本带回地球,并在内蒙古着陆。

采样和封装过程中,科技人员在地面实验室根据探测器传回数据,仿照采样区地理模型并全程模拟采样,为采样决策和各环节操作提供重要依据。着陆器配置的月壤结构探测仪等有效载荷正常工作,按计划开展科学探测,并给予采样信息支持。嫦娥五号通过机械臂表取和钻具钻取两种方式分别采集月球样本,其中,钻具钻取了月面下的月壤样本,机械臂则在末端采样器支持下,在月表开展多种采样。

为确保月球样本在返回地球过程中,保持真空密闭和不受外界环境影响,探测器在月面对样本密封封装。除了采样,嫦娥五号在停留月球48小时期间还要完成其他科学探测任务,包括获取月表形貌、矿物质组成成分探测、月球浅层结构探测。

嫦娥五号只有上升器和着陆器登陆月球,任务结束后,上升器将以着陆器为基座,带着月壤样本单独从月球表面起飞,当到达环月轨道后,将与轨道器和返回器的组合体,进行月球轨道交会对接。此时,月壤样本会从上升器转移到返回器;与上升器分离后,组合体飞返地球。途中,返回器还会与轨道器分离,通过半弹道跳跃式再入的方式,返回并降落地球。

相关报道:嫦娥五号展开月壤采样 计划带回2公斤样本

(神秘的地球uux.cn报道)据东网:国家航天局探月与航天工程中心表示,嫦娥五号探测器周二(12月1日)深夜成功着陆月球上最大的月海(月面低洼平原),“风暴洋”北部的吕姆克山脉附近,将正式开始持续约2天的月面采样工作,计划带回2公斤月壤样本;同日凌晨4时53分,嫦娥五号着陆器和上升器合体,完成月表钻取采样及月壤封装。

嫦娥五号着陆点位于月球正面西经51.8度、北纬43.1度。月球地质专家认为,此山脉或存在比较年轻的玄武岩,采样将有助了解近10至20亿年前,月球的火山活动和演化历史。嫦娥五号目前采用钻具钻取和机械臂爪取两种采样方式,分别用于收集松散和黏性的月壤样本;采样完成后将利用“月球轨道无人对接”转移样本。

国家航天局原局长栾恩杰院士介绍对接过程:嫦娥五号上升器先在月球起飞发射,在月球轨道与轨道器和返回器进行交会对接,再将月壤转移至返回器内,月壤即随返回器回到地球。借把上升器与返回舱分离,上升器重量大大减少,采样重量也得以呈几何级数提高。

相关报道:嫦娥五号成功着陆月球 展开为期2天月面工作

(神秘的地球uux.cn报道)据东网:国家航天局探月与航天工程中心表示,嫦娥五号探测器在周二(12月1日)深夜11时11分,成功着陆月球预选着陆区,将正式开始持续约2天的月面工作;按计划,探测器其后将从月面起飞带回月壤样本。

航天局指,嫦娥五号目前已顺利完成发射入轨、轨道修正、近月制动、轨返组合体和着上组合体分离等动作,本次在轨器间分离也是中国首次开展月球轨道的航天器受控分离,按计划在周二晚,择机实施动力下降,软着陆在月球正面预选区域。

中国探月工程嫦娥五号任务,在上月24日于海南文昌航天发射场发射成功。嫦娥五号后续的工程环节,将更具跨越性和挑战性,有望实现中国开展航太活动以来的四个“首次”,包括在月球表面自动采样;从月面起飞;在38万公里以外的月球轨道上进行无人交会对接;首次带着月球土壤,以接近第二宇宙速度返回地球。

相关报道:嫦娥五号近月点实施制动 进入近圆形环月轨道

(神秘的地球uux.cn报道)据东网:中国国家航天局表示,嫦娥五号探测器周日(29日)晚上,在近月点再次实施“煞车”制动,由椭圆环月轨道顺利进入近圆形环月轨道飞行。随后在周一(30日)凌晨4时40分,嫦娥五号探测器组合体顺利分离,着陆器和上升器组合体将择机实施月面软著陆。

国家航天局指,嫦娥五号探测器在上周二(24日),于海南文昌航天发射场发射升空。至上周六(28日),经过约112小时奔月飞行,在距月面约400公里处,成功以引掣点火,约17分钟后正常关机。根据实时遥测数据监视判断,探测器近月制动正常,顺利进入环月轨道。
据介绍,近月制动是月球探测器飞行过程中关键的轨道控制之一。高速飞行的探测器在靠近月球时实施制动,目的是使其相对速度低于月球逃逸速度,从而被月球引力捕获。

截至目前,嫦娥五号探测器各系统状态良好,地面测控通信正常。轨道器和返回器组合体将继续在平均高度约200公里的环月轨道上飞行并等待上升器交??会对接,着陆后会进行自动采样等后续工作。

相关报道:月亮之上 嫦娥五号如何挖运土样

(神秘的地球uux.cn报道)据 科技日报(付毅飞 胡俊 刘晓庆 刘璐 马聪):国家航天局消息,嫦娥五号探测器经过约19小时月面工作,于12月2日22时顺利完成月球表面自动采样,并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。

自动采样是此次任务的核心关键环节之一。嫦娥五号通过机械臂表取、钻具钻取,通过深钻、浅钻、铲土、挖土、夹土等各种方式,实现了多点、多样化自动采样。目前,它已经把样品打包装好,准备背着它们离开月球。

这么复杂的工作,它是怎么完成的?

嫦娥的“手臂”指哪挖哪

挖土无疑是件挥汗如雨的体力活。嫦娥五号挖土的画风又是如何?

在月面超过100摄氏度的高温考验下,它克服了测控、光照、电源等方面的条件约束,舒展长臂,高高举起了挖土铲……

此处需注明的是,嫦娥五号的挖土铲,可跟咱们在生活中用到的不一样。这台设备一头是一个小铲子,一头是浅表钻,可以360度无死角可视化操作,能轻松完成铲挖、浅钻、拾取这些动作。

嫦娥五号的“手臂”纤细、白皙,却结实有力。如果说人的手臂力量来自肱二头肌、肱挠肌、掌肌等,这条集高颜值、高科技于一体的机械臂,各个关节的力量来自安装在关节处的电机。这就是由中国航天科技集团四院401所研制的表采关节臂电机组件。

关节臂电机有两种,重的不到1斤,轻的不到半斤,个头不大、力气不小,而且灵活机动,精度可达1度以内,能让嫦娥五号指哪挖哪。

这些电机装在机械臂各个关节附近,暴露于月表环境中,意味着它们要耐受太阳直射下超过130摄氏度的高温,以及比地球上大得多的辐射,还要承担真空环境下难以散热而带来的性能衰减。好在,研制团队已经解决了这些环境适应性问题。

如果电机在工作中坏掉或没电了怎么办?为了保证任务完成,研制团队在一个电机壳体中塞了两台电机,提供双重保障;同时还增加了突然断电情况下对机械臂的位置保持功能,防止机械臂因“没劲”而落在月面上“摔伤”,可以说是很贴心了。

怎样将脚下的样品举到头顶?

针对钻取任务,航天科技集团五院529厂为嫦娥五号提供了一套“金刚钻”。

这套钻取子系统具备钻进能力强、排粉能力强、月壤适应性强三大基本功。

嫦娥五号不能移动,落到哪就得在哪钻,这对钻取适应性提出很高要求。研制团队开展了上千次地面钻取试验,积累形成了不同工况的钻取参数数据库;通过在轨预编程自主控制,实现了钻取子系统“回转”“冲击”和“回转+冲击”三种模式,以及不同参数的自由切换,以适应多种月壤工况。

为了让嫦娥五号拥有百里挑一的独创钻头,科研团队选用了双排钻牙阶梯构型,经过“千锤百炼”,保证钻进过程顺畅可控,具备对8级硬度岩石的钻进能力。他们还为双排出刃设计了多个切削面,使其能够拨动、突破临界颗粒与颗粒集群,以便应对危险工况、处理大颗粒。

同时,科研团队对钻头采用渐阔的锥形排粉槽通道,与钻杆排粉槽连接相通,形成一体排粉通道,并通过钻杆模型的匹配和参数优化,使系统的排粉能力大幅提高。

“取得着、封得住”是钻取子系统的核心技术之一。为保证取得的岩芯在提出过程中不会掉落,系统采用开放式构型的“8”字形超弹性合金丝作为封口方案,与取芯软袋末端进行一体化缝合,依靠弹性收缩力来实现简单可靠的封口。

嫦娥五号钻取的样品封入软袋后,将被装进环形封装容器,再运送到上升器顶端。月球表面坑洼不平,如果嫦娥五号着陆时站得不正,有可能影响到样品的传送。

针对低重力下着陆姿态角度对样品传送的不利影响,研制团队设计了具有碰撞自适应能力的传送方案。通过弹性驱动为月壤封装容器提供初始速度,再借助重力,将含有三级导向锥角的封装容器沿固定导向结构传送到上升器内。该方案不需要续送机构,简单可靠,可以在不同着陆姿态下,实现封装容器精准传送。

样品打包、拆封都是高科技

据国家航天局消息,为确保月球样品在返回地球过程中保持真空密闭以及不受外界环境影响,嫦娥五号在月面对样品进行了密封封装。

记者从航天科技集团五院510所了解到,相比月面极高真空环境,地球大气中不仅有气体成分,还漂浮着各种固体颗粒,月球样品接触到这些物质就会被污染,科研价值将大打折扣。

为此,该所给嫦娥五号研制了专用打包装置——密封封装子系统。它能自动承接、封装月球样品,并妥善密封保存。

该系统装在嫦娥五号最顶端,由主体框架、密封容器组件、盖体组件和开合机构组件等组成。镂空的主体框架上分布着用于转移的棘齿和导向条,钛合金和铝合金材料能保证其结构强度和刚度,并最大限度减轻重量。

在月面工作阶段,该系统根据预先设定的指令开始工作,先解除盖体锁定,让盖体竖直抬升、转动一定角度,将容器口完全敞开;待所有样品装入容器后,盖体原路返回,通过火工组件锁紧并进行高真空密封。

等嫦娥五号返回地面后,月球样品可不是轻易就能从密封装置中取出来的。解铃还须系铃人。510所研制的月球样品解封分装操作台可以胜任此项工作,在高纯氮气环境下对月球样品进行收集、登记、描述等处理,最大限度保证样品少受地球外部环境影响。

相关报道:嫦娥五号实现我国首次地外天体起飞

(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报(李晨 付毅飞):记者从国家航天局获悉,12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000牛发动机工作约6分钟,成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道。这是我国首次实现地外天体起飞。

与地面起飞不同,嫦娥五号上升器月面起飞不具备成熟的发射塔架系统,着陆器相当于上升器的“临时塔架”,上升器起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题。另外由于月球上没有导航星座,上升器起飞后,需在地面测控辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。

点火起飞前,着上组合体实现月面国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。点火起飞后,上升器经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,进入预定环月飞行轨道。随后,上升器将与环月等待的轨返组合体交会对接,将月球样品转移到返回器,后者将等待合适的月地入射窗口,做好返回地球的准备。

相关报道:中国嫦娥五号探测器在采集土壤样品后飞离月球表面

(神秘的地球uux.cn报道)据中国研究月球计划称,中国嫦娥五号返回器在采样后成功飞离月球表面并回到预定的轨道,在那里它将与轨道飞行器对接。据称,这是中国航天研究史上航天器首次飞离另外一个天体上。

11月24日早晨中国发射了嫦娥五号采样返回器,12月1日它完成了在月球看到见的那面的预定区域着陆,在随后的两天里借助安装在着陆器上的钻孔装置和带有机械手的铲斗收集了月球土壤,土壤被装在特殊的舱室中飞离。

这项任务预计要进行23天,计划在12月16日至17日在内蒙古自治区四子王旗返回地球。预计探测器将把大约2公斤的月球土壤带回地球。这是44年来首个去月球采集土壤的航天器。在成功的情况下中国将成为继美国和苏联之后的第三个可以完成这样任务的国家。

相关报道:俄专家:嫦娥五号探测器成功着陆使中国更接近实现建设月球基地

(神秘的地球uux.cn报道)据俄罗斯卫星通讯社莫斯科12月3日电,俄罗斯罗巴切夫斯基下诺夫哥罗德国立大学物理系主任亚历山大?马雷舍夫向卫星通讯社表示,嫦娥五号探测器成功着陆使中国更接近实现月球采矿和建设月球基地。

他称:“多年来,整个文明世界一直关注中国持续进行的‘嫦娥’月球计划。这一太空大国成就的宝库中包含高分辨率的月球表面三维地图、将航天器送入绕月轨道的调试过程、两辆月球车着陆,其中包括世界上首次在月球背面与地球建立稳定的通信。”

马雷舍夫指出:“现在我们看到地球卫星开发的下一步,即探测器的成功着陆,其任务是在表面钻探并收集表土样品。显然,这使我们的中国同事更加接近于落实实际使用月球土壤的计划,即从中提取矿物质,以及落实更加雄心壮志的建设月球基地的项目。”他总结称,目前可见,中国是这场科学竞赛的领导者之一。

俄罗斯罗巴切夫斯基下诺夫哥罗德国立大学是俄“5-100计划”项目参与单位。

相关报道:嫦娥五号上升器点火起飞 实现我国首次地外天体起飞

(神秘的地球uux.cn报道)据央视网:12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000N发动机工作,成功将携带样品的上升器送入到近月点环月轨道。点火起飞前,着上组合体实现月面国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。

专家介绍,与地面起飞不同,嫦娥五号上升器月面起飞不具备成熟的发射塔架系统,着陆器相当于上升器的“临时塔架”,上升器起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题;此外,由于月球上没有导航星座,上升器起飞后,需在地面测控辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。

接下来,上升器将与环月等待的轨返组合体交会对接,将月球样品转移到返回器,后者将等待合适的月地入射窗口,做好返回地球的准备。

12月1日晚间,嫦娥五号探测器稳稳降落在月球正面风暴洋北部吕姆克山、夏普月溪附近。这是中国探测器第三次在月球表面成功软着陆,也是人类探测器首次踏足月球上的这一区域。

成功着陆后,嫦娥五号探测器开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作,并正式开始持续约2天的月面工作,采集月球样品。

相关报道:嫦娥五号登月挂五星旗 材质选1年「正负150℃不褪色」

(神秘的地球uux.cn报道)据ETtoday(蔡仪洁):经过约19小时月球表面采样工作,嫦娥五号探测器3日晚间11时踏上返航之旅。起飞前,一面「织物版」五星旗成功展开,这是中国在月球表面首次实现五星旗的独立展示。据悉,该面旗帜在选材上花费的时间就超过1年,最终采用某新型复合材料,能在正负150摄氏度温差环境下不粘连在一起。

据《中国航太报》报导,嫦娥五号探测器在完成采样任务上升起飞前,一面「织物版」五星旗在月面成功展开,这是继2013年12月15日,嫦娥三号着陆器与玉兔号月球车互拍实现五星旗首次亮相月球,以及2018年12月8日嫦娥四号探测器后,将五星旗带向月球背面后的又一次在月球表面的成功展示。

但嫦娥五号探测器五星旗展示的方式,与「嫦娥三号」和「嫦娥四号」所采用的喷涂方式有很大不同,且研制难度又迈上了一个大台阶。由于宇宙拥有很强的电磁辐射,以及月球表面有着正负150摄氏度的温差,诸多恶劣环境因素决定了普通五星旗无法在月球上使用。

为了保证五星旗展开时,拥有足够的强度,保持平整,研制团队围绕这一问题做了很多理论研究和模拟试验,同时还要保证旗子卷起时,在正负150摄氏度温差环境下不能粘连在一起。

五星旗展示系统项目指挥马威表示,展示系统是舱外单机系统,自运载火箭抛掉整流罩后,从地月转移轨道进入月球轨道,再到探测器着陆在月球上,它都一直暴露在极端恶劣环境中,「我们通过试验发现,如果把地球上使用的国旗放在月球上,它的颜色在很短时间内就会褪色、串色,甚至分解。」

对于首次接受宇航研制任务的该团队来讲,完全是摸着石头过河。五星旗展示系统技术负责人程昌表示,科研团队在选材上花费的时间就超过1年,最终挑选出了2、30种纤维材料,然后通过做包括热匹配性,耐高低温、防静电、防月球尘埃等在内的物理试验,科研团队最终决定采用某新型复合材料,保证五星旗能够抵御月表恶劣的环境,做到不褪色,不串色、不变形。

由于「嫦娥五号」五星旗展示系统的重量只有1公斤,研制团队围绕整个系统在减重问题上下了大量工夫,不仅材料要轻质化,而且还要对设备进行「瘦身」。面对月表恶劣的温差环境,也对展示系统的工艺设计、集成设计提出了很高要求。用马威的话来讲,虽然只是一面薄薄的五星旗,但科技含量十分高。

旗帜展示系统使用的支架结构在空间环境中要承受冷热交变、空间辐照、极低真空等恶劣环境考验,如果选材不当,可能会发生冷焊(即两块接触金属在太空极低真空环境下会粘连一起),由此带来的问题是机构不能正常工作或打开。

李云峰表示,为了解决冷焊问题,「我们对系统所有的机构和关键位置都进行了防冷焊处理,以保证部件能满足太空环境和月表对温度的要求。可以说,我们为了将国旗展示系统的重量控制在1公斤,整个研制团队做出了不懈努力。」

火工品是整个五星旗展示系统中最基础的一环,如果它无法起爆解锁,后续动作就无从谈起。因此,负责机构解锁的火工品爆炸装置成为了关键。

程昌表示,旗子展示系统使用的火工品在中国国内同等用途和功能中属于最小之一,「小」意味着它对环境适应性十分敏感,稍有不慎就可能失效,尤其是面对月球恶劣的温差环境,更需要保证地面给它指令时就能成功起爆。

面对这一难题,研制团队通过将火工品放在-200摄氏度左右的液氮罐里和高温环境下,进行了几十次试验,模拟它在月球极大温差环境下能否正常使用。




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