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“小飞”回家的N个看点——六位“师傅”对再入返回过程全解析
发布时间:2014-11-02   文章来源 : 新华社   字号:
 

  “嫦娥五号”的探路飞行器“小飞”(探月工程三期再入返回)11月1日早晨顺利返回地球。这是中国航天器第一次从月球轨道返回地球。
 
  “小飞”回家有哪些看点?新华社记者专访“小飞”的六位“师傅”——中国航天科技集团公司五院的科研人员,为您权威解析。
 
  “小飞”返回器为啥是“钟鼎”形的?
 
  师傅:彭兢 飞行试验器副总设计师
 
  讲述:嫦娥一号、二号、三号都不返回地球。所以“小飞”从月球返回地球的每一步,都是中国探月史上的新脚印。
 
  “小飞”有六方面的创新:分别是轨道设计和控制、新型的热控技术、气动、高精度的返回导航制导与控制、设备的轻小型化以及回收技术等。
 
  “小飞”返回大气层受到气动作用,会产生各种各样的力和力矩。我们希望返回器自身的气动特性保证它的稳定性。气动专家做了很复杂的计算,进行了大量的风洞试验。最后根据这些实验数据,选择了“钟鼎”作为返回器的外形设计。
 
  回家路上大气环境不确定 考验GNC
 
  师傅:王勇 飞行试验器返回器GNC副总设计师
 
  讲述:GNC是英文导航制导与控制的首字母。返回器GNC的任务是把返回器准确带回着陆场。导航是准确知道位置,制导是根据当前飞行情况找到一条路径,控制就是让飞行器怎么走到这条路径上来。
 
  “小飞”回家经历了几个关键节点。距地5000公里,服务舱和返回器分离,返回器独立返回地球;距地120公里,返回器第一次进入大气层,“跳跃”飞行一段后第二次进入大气层。距地10公里处,打开降落伞。从120公里第一次进入大气层到着陆,航程非常长,确保落在中国境内本身就是挑战。
 
  整个控制过程中最大的困难就是大气环境的不确定性。高空大气密度变化范围有±80%。低空大气密度变化范围是20%至40%。进入大气层后GNC系统要实时对气动参数、大气密度进行辨识、仿真、计算。这些必须在极短的时间内完成,GNC经受了极大考验。
 
  返回器是“走红地毯的明星”,服务舱是“超级的哥” 
 
  师傅:王晓磊 飞行试验器服务舱GNC副总设计师
 
  讲述:“小飞”由“大块头”的服务舱和“小个子”的返回舱组成。在8天的“地月之旅”中,绝大部分时间服务舱像个“超级的哥”载着返回舱前进。只有最后40多分钟,返回器在“万众瞩目中”再入返回地球,如同一个“走红地毯的明星”。
 
  “超级的哥”一路上不仅要“开车”,还负责给返回器摆好座椅——供电,供暖,数据传输和通讯保障等。这些通过服务舱的结构、机构、热控、数管、GNC等10个分系统来完成。
 
  舱器分离就是剪断“脐带”——连接舱器的一捆电线。四个爆炸螺栓炸开,服务舱用力把返回器推到再入返回走廊,而自己要避让。
 
  “小飞”私人定制“空调”——我国首个宇航级环路热管
 
  师傅:宁献文 飞行试验器热控分系统主任设计师
 
  讲述:热控的功能就是让“小飞”别太冷也别太热,要保持一个合适的温度。冷了就晒晒太阳,热了就挡住太阳。为此,研制了首个国产宇航级环路热管。目前世界上有同类核心技术的只有美国、俄罗斯和法国。
 
  “小飞”的热控防热为何特别难?神舟飞船从地球轨道返回,只需约20分钟。“小飞”月球返回,接近第二宇宙速度,二次入大气层,时间长、热流密度大。相当于用炉子持续猛烧。我们在返回器外部包覆一层特殊材料,可以把摩擦产生的热量隔绝掉,不让它灌向舱内。
 
  “小飞”回家轨道设计 再入角相当于一张薄纸
 
  师傅:汪中生 飞行试验器轨道主管设计师
 
  讲述:由于运载能力和航程所限,“小飞”轨道设计受到很强约束。再入点参数精度要求非常高。如果把地球比作一个篮球,再入角就相当于一张薄纸。“小飞”必须穿过薄纸这样的缝隙,才能安全返回地球。我们在大量的设计论证后才找到符合条件的轨道。现在看,这个轨道设计是成功的。
 
  鱼眼镜头单反相机在太空拍照、视频 将上演“最后的凝望”
 
  师傅:胡永富 飞行试验器相机技术负责人
 
  讲述:服务舱这个“超级的哥”,还有一项功能就是用五台相机对“小飞”地月之旅进行拍照。相机采用新材料实现轻小型化。最重的4.1公斤,最轻的只有200克。有技术试验相机,也有鱼眼镜头相机。前两天公布了在月球近旁拍摄的地球、月球和地月合影。很多网友点赞,说照片很梦幻。相机可拍视频,为便于传输,一段连续视频不超过30秒。
 
  按计划,舱器分离后,服务器会上演对返回舱“最后的凝望”——对返回器再入返回过程进行拍照。期待能早点看到这些珍贵的照片。
 
  “师傅们”齐声赞:小飞,好样的!(余晓洁 杨维汉 荣启涵)

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“小飞”回家的N个看点——六位“师傅”对再入返回过程全解析
发布时间:2014-11-02 来源: 新华社  字号:

  “嫦娥五号”的探路飞行器“小飞”(探月工程三期再入返回)11月1日早晨顺利返回地球。这是中国航天器第一次从月球轨道返回地球。
 
  “小飞”回家有哪些看点?新华社记者专访“小飞”的六位“师傅”——中国航天科技集团公司五院的科研人员,为您权威解析。
 
  “小飞”返回器为啥是“钟鼎”形的?
 
  师傅:彭兢 飞行试验器副总设计师
 
  讲述:嫦娥一号、二号、三号都不返回地球。所以“小飞”从月球返回地球的每一步,都是中国探月史上的新脚印。
 
  “小飞”有六方面的创新:分别是轨道设计和控制、新型的热控技术、气动、高精度的返回导航制导与控制、设备的轻小型化以及回收技术等。
 
  “小飞”返回大气层受到气动作用,会产生各种各样的力和力矩。我们希望返回器自身的气动特性保证它的稳定性。气动专家做了很复杂的计算,进行了大量的风洞试验。最后根据这些实验数据,选择了“钟鼎”作为返回器的外形设计。
 
  回家路上大气环境不确定 考验GNC
 
  师傅:王勇 飞行试验器返回器GNC副总设计师
 
  讲述:GNC是英文导航制导与控制的首字母。返回器GNC的任务是把返回器准确带回着陆场。导航是准确知道位置,制导是根据当前飞行情况找到一条路径,控制就是让飞行器怎么走到这条路径上来。
 
  “小飞”回家经历了几个关键节点。距地5000公里,服务舱和返回器分离,返回器独立返回地球;距地120公里,返回器第一次进入大气层,“跳跃”飞行一段后第二次进入大气层。距地10公里处,打开降落伞。从120公里第一次进入大气层到着陆,航程非常长,确保落在中国境内本身就是挑战。
 
  整个控制过程中最大的困难就是大气环境的不确定性。高空大气密度变化范围有±80%。低空大气密度变化范围是20%至40%。进入大气层后GNC系统要实时对气动参数、大气密度进行辨识、仿真、计算。这些必须在极短的时间内完成,GNC经受了极大考验。
 
  返回器是“走红地毯的明星”,服务舱是“超级的哥” 
 
  师傅:王晓磊 飞行试验器服务舱GNC副总设计师
 
  讲述:“小飞”由“大块头”的服务舱和“小个子”的返回舱组成。在8天的“地月之旅”中,绝大部分时间服务舱像个“超级的哥”载着返回舱前进。只有最后40多分钟,返回器在“万众瞩目中”再入返回地球,如同一个“走红地毯的明星”。
 
  “超级的哥”一路上不仅要“开车”,还负责给返回器摆好座椅——供电,供暖,数据传输和通讯保障等。这些通过服务舱的结构、机构、热控、数管、GNC等10个分系统来完成。
 
  舱器分离就是剪断“脐带”——连接舱器的一捆电线。四个爆炸螺栓炸开,服务舱用力把返回器推到再入返回走廊,而自己要避让。
 
  “小飞”私人定制“空调”——我国首个宇航级环路热管
 
  师傅:宁献文 飞行试验器热控分系统主任设计师
 
  讲述:热控的功能就是让“小飞”别太冷也别太热,要保持一个合适的温度。冷了就晒晒太阳,热了就挡住太阳。为此,研制了首个国产宇航级环路热管。目前世界上有同类核心技术的只有美国、俄罗斯和法国。
 
  “小飞”的热控防热为何特别难?神舟飞船从地球轨道返回,只需约20分钟。“小飞”月球返回,接近第二宇宙速度,二次入大气层,时间长、热流密度大。相当于用炉子持续猛烧。我们在返回器外部包覆一层特殊材料,可以把摩擦产生的热量隔绝掉,不让它灌向舱内。
 
  “小飞”回家轨道设计 再入角相当于一张薄纸
 
  师傅:汪中生 飞行试验器轨道主管设计师
 
  讲述:由于运载能力和航程所限,“小飞”轨道设计受到很强约束。再入点参数精度要求非常高。如果把地球比作一个篮球,再入角就相当于一张薄纸。“小飞”必须穿过薄纸这样的缝隙,才能安全返回地球。我们在大量的设计论证后才找到符合条件的轨道。现在看,这个轨道设计是成功的。
 
  鱼眼镜头单反相机在太空拍照、视频 将上演“最后的凝望”
 
  师傅:胡永富 飞行试验器相机技术负责人
 
  讲述:服务舱这个“超级的哥”,还有一项功能就是用五台相机对“小飞”地月之旅进行拍照。相机采用新材料实现轻小型化。最重的4.1公斤,最轻的只有200克。有技术试验相机,也有鱼眼镜头相机。前两天公布了在月球近旁拍摄的地球、月球和地月合影。很多网友点赞,说照片很梦幻。相机可拍视频,为便于传输,一段连续视频不超过30秒。
 
  按计划,舱器分离后,服务器会上演对返回舱“最后的凝望”——对返回器再入返回过程进行拍照。期待能早点看到这些珍贵的照片。
 
  “师傅们”齐声赞:小飞,好样的!(余晓洁 杨维汉 荣启涵)

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