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习近平总书记致贺电!嫦娥五号圆满完成我国首次地外天体采样返回任务!

时间:2020年12月17日 信息来源:本站原创 点击:2994 字体:

2020年12月17日1时59分,由航天科技集团五院抓总研制的嫦娥五号的返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆,标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。这是人类探月历史60年来由中国人书写的又一壮举,也是人类时隔44年再次从月球带回月壤,标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走收官之战取得了圆满胜利,寰宇振奋,举世同祝!


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中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平代表党中央、国务院和中央军委祝贺探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功的贺电。贺电全文如下:


探月工程任务指挥部并参加嫦娥五号任务的全体同志:

 

欣闻探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功,我代表党中央、国务院和中央军委,向你们致以热烈的祝贺和诚挚的问候!

 

嫦娥五号任务作为我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程,首次实现了我国地外天体采样返回。这是发挥新型举国体制优势攻坚克难取得的又一重大成就,标志着中国航天向前迈出的一大步,将为深化人类对月球成因和太阳系演化历史的科学认知作出贡献。对你们的卓越功勋,祖国和人民将永远铭记!

 

人类探索太空的步伐永无止境。希望你们大力弘扬追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢的探月精神,一步一个脚印开启星际探测新征程,为建设航天强国、实现中华民族伟大复兴再立新功,为人类和平利用太空、推动构建人类命运共同体作出更大的开拓性贡献!

 

习近平

2020年12月17日


航天科技集团五院嫦娥五号探测器研制团队,面对关键技术多、任务难度大、实施风险高等难题,以强烈的责任感和使命感,不断开拓创新、攻坚克难,用圆满成功为航天事业再立新功。

 

实现太空“打水漂” 

 

嫦娥五号返回器从月球飞回来的速度是接近每秒11.2公里的第二宇宙速度,高速进入大气层时将剧烈摩擦产生高温,热量急剧提升为航天器返回带来巨大挑战。因此,嫦娥五号安全顺利返回地球首先要解决的是减速问题。

 

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▲嫦娥五号半弹道跳跃式再入返回模拟动图

 

五院所属总体设计部的轨道设计师们决定借助地球大气层这个航天器再入返回的天然屏障,通过空气摩擦产生的阻力实现减速目的,并提出了一个大胆的方案——半弹道跳跃式再入返回,就像在太空中“打水漂”。返回器先是高速进入大气层,再借助大气层提供的升力跃出大气层,然后再以第一宇宙速度扎入大气层,返回地面,整个过程环环相扣。

 

飞行“打水漂”过程都是由五院所属的502所为嫦娥五号配备的智能自主的GNC系统在控制。为了保证嫦娥五号任务这最后一关中返回器能“顺利跳起,准确着陆”,502所科研人员面对挑战勇于承担,从方案到单机、再到软件,攻克了一系列拦路虎,并在返回器GNC系统的研制过程中先后完成了无以计数的模拟飞行试验,模拟了上百万条飞行路线,虽然返回器最终的飞行轨迹不是和那百万条中的任一条相同,但也是无出其右。


创新气动设计

 

作为返回器热防护、GNC以及回收等分系统设计与仿真的重要输入,气动技术研究工作的全面性和正确性也是返回器成功实施跳跃式高速再入返回的关键。返回器高速再入导致复杂流动效应影响增大,各种复杂流动效应将对返回器气动力、热特性产生巨大影响;其次,由于跳跃式再入,烧蚀、燃料消耗等各种因素使得二次再入地球大气的外形适应不确定性增加;再有一点,由于轻小型化要求,探月三期返回器尺寸比国内外任何一种半弹道式再入飞行器都要小很多,尺寸的减小和质量的降低可能导致返回器飞行稳定性下降,对气动特性预估准确度等方面也提出了更高的要求。

 

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▲嫦娥五号返回器再入大气模拟图

 

面对种种困难,总体设计部气动团队并没有退缩。经过一轮轮研究讨论,一次次分析计算,有针对性的技术攻关与试验验证,最终完成了轻小型半弹道跳跃式深空高速再入返回器的气动外形设计和气动特性研究,突破了多项关键技术,填补了多项国内空白,并在探月三期再入返回飞行试验器任务中得到了有效验证,为嫦娥五号任务圆满成功立下了汗马功劳。

 

巧妙设计“防热神器”

 

探测器返回途中的另一个拦路虎就是温度。为此,总体设计部防热结构设计团队为探测器巧妙设计了一件“贴心防热衣”。首先,针对月球轨道返回热环境、空间环境和重量的要求,提出了不同部位耐烧蚀和隔热的具体需求与指标,从33种新研材料中筛选出了7种防热材料,完成了防热材料的布局和局部防热结构设计,实现了我国由近地轨道再入到深空轨道再入的防热结构设计的跨越。其次,提出了三维传热烧蚀分析方法,实现了用全面的局部烧蚀试验代替整器烧蚀试验,为任务的成功奠定了基础。

 

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▲嫦娥五号探测器

 

在嫦娥五号探测器众多关键技术中有一项令人拍案赞叹的技术,让返回器在遥远的旅程中成功抵抗温差高达几百度的宇宙环境和烧蚀环境,这就是五院总体设计部热控设计师们攻克的异构式环路热管热控技术。可别小看这套小小的环路热管,它可是返回器可调节热导的“热开关”,是针对返回器再入大气前大热耗散热需求与再入过程中隔绝烧蚀高温需求两个相互矛盾的设计约束而专门设计的,有效解决了返回器再入大气前的大热耗散热、热导调节和再入过程中热阻断的技术难题。

 

别具匠心的降落伞

 

此次嫦娥五号任务,五院所属的508所研制的回收系统发挥着“最后的关键作用”,承担着月球“挖土”、“带货”任务接力的“最后一棒”。因此此次任务对回收系统的要求极为苛刻,一方面是此次成功带回样品要求回收系统的高可靠性,通过降落伞气动减速装置进一步将返回器的下降速度降低,确保携带所采集的月球样品的返回器以规定的安全速度着陆在内蒙古四子王旗;另一方面就是在满足嫦娥五号探测器总体的各种约束条件下进行轻量化设计,可以用“克克计较”来形容。

 

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▲嫦娥五号返回器降落伞打开模拟图

 

嫦娥五号回收系统采用了非常规的两级伞减速方案,即采用减速伞和主伞分别对返回器进行减速。其中主伞约为50平米,而减速伞则更小了,只有2平米。这个设计一方面是与返回器重量匹配的减速要求,另一面是返回器返回时的稳定性要求等。除此之外,嫦娥五号降落伞还有一个匠心设计,那就是舱盖伞,只有1平米,顾名思义,就是避免舱盖打开后快速追上舱体影响主伞正常开伞而做的一个降低舱盖飞行速度的设计。为了确保任务的成功,为了确保回收系统设计的可靠性,在整个研制过程中总共进行了近500次各种试验的验证。


热烈祝贺嫦娥五号任务圆满成功!



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