长征五号火箭总体副主任计师刘秉介绍,与近地轨道任务相比,探月任务的轨道设计更加复杂。由于地月距离较远,探测器用于中途修正所需的推进剂有限,而地球和月球的相对位置在不断发生变化,还要考虑火箭与探测器分离后的光照因素,这对轨道设计提出了非常高的要求。
为了让“嫦娥五号”更节省推进剂,在研制阶段,火箭开展了精细化的“窄窗口多轨道”关键技术验证攻关,可以在连续3天内,每天有50分钟的窗口,每10分钟一条轨道,共规划15条轨道,每条轨道均可以将探测器准确送入轨道。这样的话,“嫦娥五号”踏上奔月旅程后,可以减少轨道偏差的修正次数,既能节省燃料,也能更快地到达月球。
这项技术,在我国首次火星探测任务,也就是几个月前,长征五号火箭发射“天问一号”时,已经得到成功验证。因此,长征五号火箭托举“嫦娥五号”奔月,虽然要求比较高,但“大火箭”却照样应对自如。
看点二:为了奔月,“大火箭”挑战高难度动作
长征五号火箭点火升空后,要飞行2000多秒才能够到达地月转移轨道。为了把“嫦娥五号”精准送达目的地,它要在太空完成一个高难度动作——长时间滑行。
滑行,是指火箭主发动机关机后,火箭靠惯性向前飞行。听上去丝毫不费力气,但实际上,长时间滑行对一枚火箭特别是一枚零下200多度的“冰箭”来说,可是个不小的考验。
刘秉说,“从长征五号火箭二级发动机一次关机到再次点火,中间要间隔最长约935秒。在这一开一关之间,‘大火箭’需要完成箭体姿态调整、真空状态下推进剂沉底、低温发动机二次启动前预冷等工作,动作非常多。另外,滑行时间越长,火箭在空间辐射影响下的环境变化更加复杂,低温推进剂温度和贮箱承受的压力也在不断的变化,设计人员在研制阶段对大火箭长时间滑行适应性开展了深入细致的研究工作。”
为了确保“嫦娥五号”发射万无一失,研制人员从立项之初就将长时间滑行作为一大关键技术加以攻克,并在长征五号火箭首飞以及后来的多次飞行中得到了成功验证。
看点三:“座椅”更舒适、更安全
到达月球后,“嫦娥五号”要降落到月球,在月面采样后返回地球,因此“嫦娥五号”既包含轨道器、着陆器,也包含上升器、返回器,结构更复杂、块头更大、重量更重。
为了让“嫦娥五号”坐得更安全、更舒适,研制人员开展了大量的器箭联合试验和分析,对它们所处的电磁环境、力学环境、机械接口进行了多轮综合优