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編者按：記者從國(guó)家航天局獲悉，北京時(shí)間12月17日，探月工程嫦娥五號(hào)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(guó)首次地外天體采樣返回任務(wù)圓滿完成。從返回艙進(jìn)行“太空打水漂”到降落在預(yù)定區(qū)域，再到月球“土特產(chǎn)”出艙之后的處理，都具有很高的技術(shù)含量。

亮點(diǎn)一：如何“在太空打水漂”

17日凌晨1時(shí)33分，嫦娥五號(hào)返回器在距地面高度約120公里處，以接近第二宇宙速度(約為11.2公里/秒)高速進(jìn)入地球大氣層，實(shí)施初次氣動(dòng)減速。下降至預(yù)定高度后，返回器向上躍出大氣層，到達(dá)最高點(diǎn)后開(kāi)始滑行下降。之后，返回器再次進(jìn)入大氣層，實(shí)施二次氣動(dòng)減速。在降至距地面約10公里高度時(shí)，返回器打開(kāi)降落傘完成最后減速并保持姿態(tài)穩(wěn)定，隨后在預(yù)定區(qū)域平穩(wěn)著陸。

據(jù)介紹，中國(guó)這個(gè)“太空水漂”，術(shù)語(yǔ)叫“半彈道跳躍式返回”，即在返回器第一次進(jìn)入大氣層一定“深度”并滑行一定距離后，調(diào)整返回器姿態(tài)，使其再次升高，隨著返回器的升高，其速度會(huì)進(jìn)一步降低，然后以類(lèi)似神舟飛船的返回過(guò)程返回地球，后面的過(guò)程就輕車(chē)熟路了。

中國(guó)國(guó)家航天局探月與航天工程中心副主任、探月工程三期副總設(shè)計(jì)師、嫦娥五號(hào)任務(wù)新聞發(fā)言人裴照宇介紹，采用半彈道式就是以初始的再入速度、姿態(tài)、再入角等作為再入的初始條件，通過(guò)升力控制實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行軌跡的航向控制和俯仰控制，這樣就可以更準(zhǔn)確地落在預(yù)定著落地點(diǎn)。所以半彈道跳躍式再入解決了落點(diǎn)精度問(wèn)題和再入過(guò)程的力與熱的影響問(wèn)題。

記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)五院獲悉，以接近第二宇宙速度跳躍式再入返回，與返回衛(wèi)星、神舟飛船等采用的第一宇宙速度近地返回相比，氣動(dòng)問(wèn)題更加復(fù)雜，再入熱環(huán)境條件更為嚴(yán)酷，對(duì)氣動(dòng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度要求更為苛刻。探測(cè)器返回途中的另一個(gè)攔路虎就是溫度。見(jiàn)過(guò)神舟飛船返回艙的人一定對(duì)那身烏黑的外表印象深刻。之所以全身烏黑是返回艙從近地軌道返回地球時(shí)，被大氣層劇烈摩擦產(chǎn)生的高溫?zé)贫伞?ldquo;再入的速度提高一倍，再入熱量將提高8-9倍”。航天科技集團(tuán)五院嫦娥五號(hào)探測(cè)器結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師董彥芝介紹說(shuō)。如此高的溫度，一旦進(jìn)入返回器內(nèi)部后果將不堪設(shè)想。

防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為探測(cè)器設(shè)計(jì)了一件“貼心防熱衣”。針對(duì)月球軌道返回?zé)岘h(huán)境、空間環(huán)境和重量的要求，提出不同部位耐燒蝕和隔熱的具體需求與指標(biāo)，從33種新研材料中篩選出7種防熱材料，完成了防熱材料的布局和局部防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)由近地軌道再入到深空軌道再入的防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的跨越。

亮點(diǎn)二： 海陸空天保障搜索回收

時(shí)值隆冬季節(jié)，嚴(yán)寒積雪條件下夜間搜索，返回器目標(biāo)體積小以及特殊的返回方式給搜索回收工作帶來(lái)很多困難。本次搜索回收任務(wù)采取了海陸空天多個(gè)維度的全方位保障。

據(jù)了解，和載人飛船相比，嫦娥五號(hào)返回器的體積只有飛船返回艙的約1/7，可著陸面積卻是載人飛船的16倍，在冰天雪地的夜間尋找如此小的目標(biāo)可謂難上加難。

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心研究員、著陸場(chǎng)系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師卞韓城表示，嫦娥五號(hào)返回器采用半彈道跳躍式返回方式，這種返回方式控制的難度非常大，導(dǎo)致回收區(qū)的范圍也特別大。為此，搜救人員從技術(shù)上采取了很多措施，比如將雷達(dá)的測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理送到直升機(jī)和搜索車(chē)輛上，引導(dǎo)直升機(jī)和車(chē)輛搜索接近返回器，同時(shí)在直升機(jī)和搜索車(chē)輛上加裝高功率的探照燈，協(xié)助搜索人員快速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。

而為了實(shí)現(xiàn)對(duì)返回器的快速搜索回收，還有大量鮮為人知的高科技裝備在進(jìn)行全方位保障。記者從航天科工二院23所獲悉，在嫦娥五號(hào)返回器返回過(guò)程中，該所研制的兩部測(cè)量雷達(dá)承擔(dān)了高精度測(cè)量任務(wù)，并為指控中心提供實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，為前方搜救提供有效的目標(biāo)落點(diǎn)數(shù)據(jù)。其中距離落區(qū)較遠(yuǎn)的雷達(dá)主要用于黑障區(qū)至地面的跟蹤測(cè)量，研制人員根據(jù)十多年神舟系列飛船返回任務(wù)保駕工作經(jīng)驗(yàn)，著重針對(duì)黑障區(qū)內(nèi)返回器對(duì)雷達(dá)存在隱身現(xiàn)象做了充分準(zhǔn)備，實(shí)時(shí)上報(bào)測(cè)量數(shù)據(jù)并預(yù)報(bào)返回艙著陸點(diǎn)，為飛船平安著陸后第一時(shí)間搜救打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ);回收任務(wù)最末端的跟蹤測(cè)量雷達(dá)從返回器開(kāi)傘后開(kāi)始對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，為落點(diǎn)預(yù)報(bào)和返回器搜救提供了及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

記者從北京空間信息傳輸中心了解到，在著陸場(chǎng)搜索任務(wù)中，我國(guó)中繼衛(wèi)星天鏈二號(hào)01星建立起搜救空中分隊(duì)通信直升機(jī)與北京航天飛行控制中心的信息傳輸鏈路，實(shí)現(xiàn)了圖像、話音、調(diào)度等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，為搜索任務(wù)圓滿成功奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

而在“五姑娘”歸家的旅途中，中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部所屬的遠(yuǎn)望3號(hào)船在印度洋深處，護(hù)送嫦娥五號(hào)成功穿越“黑障”。據(jù)了解，遠(yuǎn)望3號(hào)船是此次任務(wù)唯一的海上測(cè)控力量。該船圓滿完成返回器初次再入大氣層“黑障”附近的遙測(cè)、外測(cè)、光學(xué)測(cè)量等任務(wù)。

亮點(diǎn)三： “鋼鐵俠”喜迎“嫦娥”

記者從航天科工二院206所獲悉，該所研制的搬運(yùn)外骨骼助力搜索回收分隊(duì)成功完成返回器搜索回收任務(wù)。據(jù)介紹，搬運(yùn)外骨骼參加嫦娥五號(hào)返回器搜索回收任務(wù)，開(kāi)創(chuàng)了外骨骼產(chǎn)品首次參加航天任務(wù)的世界創(chuàng)舉。

任務(wù)中，兩名身穿外骨骼的搜救回收隊(duì)員攜帶搜救設(shè)備從直升機(jī)降落點(diǎn)快速機(jī)動(dòng)至返回器著陸點(diǎn)，并在返回器旁插上一面鮮艷的五星紅旗。同時(shí)，搬運(yùn)外骨骼還協(xié)助搜救回收大隊(duì)在返回器周邊快速搭建應(yīng)急通信、照明及電力保障體系，確保搜救回收任務(wù)快速、安全、高效完成。部分人員攜帶的設(shè)備重達(dá)40公斤，需兩人協(xié)作搬運(yùn)完成，而在零下30攝氏度的雪夜荒原，低溫嚴(yán)寒與極限負(fù)重對(duì)搜索人員的體力消耗帶來(lái)挑戰(zhàn)，此刻搬運(yùn)外骨骼大顯身手。

據(jù)介紹，本次參加嫦娥五號(hào)搜索回收任務(wù)的兩套搬運(yùn)外骨骼包含上肢助力模塊和下肢助力模塊。通過(guò)電動(dòng)直驅(qū)助力模塊及智能步態(tài)分析算法，配合人體上下肢關(guān)節(jié)發(fā)力，降低人體能耗，為穿戴者提供上肢臂力、腰肌及臀大肌助力，幫助穿戴者承擔(dān)更大載荷，有效降低了手臂、腰臀等部位的疲勞感，適用于復(fù)雜地形下的重物握持及搬運(yùn)。

研制單位向《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者介紹，搬運(yùn)外骨骼負(fù)載能力達(dá)50公斤，在負(fù)重搬運(yùn)機(jī)動(dòng)時(shí)可省力約60%，節(jié)約人體能耗約30%，動(dòng)作識(shí)別準(zhǔn)確率大于99.9%，可在零下40攝氏度至70攝氏度間正常工作，耐受濕度最大為98%，標(biāo)配的可更換電池在綜合工況下可持續(xù)工作約4小時(shí)，為在惡劣自然環(huán)境中執(zhí)行嫦娥五號(hào)搜索回收任務(wù)提供極強(qiáng)的產(chǎn)品適應(yīng)性和可靠性。此外，搬運(yùn)外骨骼可智能感知穿戴者肢體行為，并自適應(yīng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出助力的大小、快慢，具有結(jié)構(gòu)輕巧、穿脫方便、人機(jī)交互順暢友好、穿戴者的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)行為不受限等特點(diǎn)，而且模塊化的設(shè)計(jì)構(gòu)造，便于在應(yīng)急狀態(tài)下快速維護(hù)。

亮點(diǎn)四： 處置“土特產(chǎn)”是個(gè)技術(shù)活

據(jù)國(guó)家航天局介紹，回收后的嫦娥五號(hào)返回器在完成必要的地面處理工作后，將按計(jì)劃空運(yùn)至北京開(kāi)艙，取出樣品容器及搭載物。國(guó)家航天局將擇機(jī)舉行交接儀式，正式向地面應(yīng)用系統(tǒng)移交月球樣品，我國(guó)首次地外天體樣品儲(chǔ)存、分析和研究相關(guān)工作也將隨之啟動(dòng)。

那嫦娥五號(hào)從月球“快遞”回來(lái)的“土特產(chǎn)”要如何處理呢?裴照宇介紹，首先要解封，樣品容器是在真空狀態(tài)下進(jìn)行封裝的，進(jìn)入地球后，要在地球環(huán)境下操作，不同于一般的罐子開(kāi)封。解封之后要對(duì)樣品進(jìn)行分樣，進(jìn)行基本特性、物理化學(xué)特性測(cè)試。然后要進(jìn)行樣品登記，給每一份樣品建立檔案。從科學(xué)研究角度看，我們將制定一個(gè)樣品管理辦法，對(duì)樣品如何管理，如何分配使用，會(huì)做出具體規(guī)定。樣品是科學(xué)研究重要的基礎(chǔ)物質(zhì)，一方面我們會(huì)組織國(guó)內(nèi)科學(xué)家對(duì)樣品進(jìn)行研究，同時(shí)管理辦法中也提出積極開(kāi)展樣品研究的國(guó)際合作，我們也歡迎國(guó)外科學(xué)家來(lái)開(kāi)展樣品研究。

據(jù)專(zhuān)家介紹，樣品管理辦法中提到，要成立一個(gè)科學(xué)家委員會(huì)，向國(guó)際征集樣品研究的方案、建議，通過(guò)科學(xué)家委員會(huì)對(duì)這些建議進(jìn)行評(píng)估，分析哪些建議有科學(xué)價(jià)值，樣品使用合理，樣品的管理有序可靠。通過(guò)這種方式來(lái)決定提供哪些樣品，從事哪些研究。我們沒(méi)有提出國(guó)別限制，鼓勵(lì)科學(xué)家進(jìn)行樣品的研究合作?！?/p>

標(biāo)簽： 嫦娥五號(hào)