嫦娥五號創(chuàng)造中國航天史上多個首次

　　12月1日23時11分，嫦娥五號探測器著陸月球表面；12月3日23時10分，完成月表工作的嫦娥五號上升器點火起飛。鉆取完成、采樣結(jié)束、點火起飛……一系列操作在這48小時里按計劃順利進行，每一步都是中國航天領(lǐng)域的首次嘗試。

　　雖然在地球上經(jīng)過成千上萬次試驗，但由于月表復(fù)雜、極端的環(huán)境，以及導(dǎo)航的“鞭長莫及”，很多關(guān)鍵動作只能依靠探測器自主決策，每一步都蘊含著風(fēng)險。

　　●月面采樣

　　采用兩種“挖土”模式“人工智能”助力

　　嫦娥五號月面工作為期2天，實際采集樣本時間為19小時。在整個嫦娥五號任務(wù)中，最核心關(guān)鍵的操作就是自動采樣和封裝，需要考慮探測器的測控、光照條件、電源、熱控等各種約束。

　　航天科技集團五院設(shè)計師為嫦娥五號設(shè)計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。鉆取是利用鉆頭鉆進月表2米深處，采集深層樣品；表取是在降落點附近月球表面多點采樣，采集月表樣品。據(jù)鉆取系統(tǒng)研制單位航天科技集團五院529廠介紹，采樣的鉆頭具備對8級硬度巖石的鉆進能力，針對不同顆粒度月壤，會采取切、削、撥、擠、排等不同操作。此外，鉆取系統(tǒng)有“人工智能”的幫助。在經(jīng)過上千次試驗后，形成不同工況的鉆取參數(shù)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫支撐月表工作決策，鉆頭在月表遇到不同工況，鉆取系統(tǒng)可以在“回轉(zhuǎn)”“沖擊”和“回轉(zhuǎn)+沖擊”三種模式中自由切換，適應(yīng)復(fù)雜的情形。

　　嫦娥五號帶回的樣品重量被設(shè)定為2千克，這是依據(jù)探測器運載能力等因素綜合考慮的。中國科學(xué)院國家天文臺研究員鄭永春表示，從科研需求角度來看，2千克樣品已足夠支撐科學(xué)研究。隨著科技的進步，科學(xué)家希望得到的是在月球多個區(qū)域的取樣。此次嫦娥五號采樣的地點，正是此前人類探測器從未到過的區(qū)域，有望為月球火山、地質(zhì)活動演化帶來新的研究成果。

　　●月面起飛

　　沒有“地勤”支持著陸器做“發(fā)射塔架”

　　12月3日23時10分，完成月表工作的嫦娥五號上升器點火起飛，這是我國航天器首次在地外天體起飛。

　　這與在地面發(fā)射火箭不同，地面有完善的發(fā)射場系統(tǒng)和保障團隊，起飛位置和姿態(tài)可以精準(zhǔn)測算，保障措施齊全。但月面起飛沒有“地勤”支持，一切都靠自己，還必須一次成功。

　　起飛時，著陸器就是上升器的“發(fā)射塔架”。上升器在起飛前數(shù)小時進入準(zhǔn)備程序。地球上的科研人員根據(jù)上升器姿態(tài)和位置等數(shù)據(jù)，計算上升器起飛時間、姿態(tài)軌道調(diào)整參數(shù)等數(shù)據(jù)，遠程注入上升器的控制系統(tǒng)，設(shè)定預(yù)定起飛時刻。

　　預(yù)定起飛時刻來臨，主發(fā)動機自行點火。在起飛最初一小段距離，上升器不進行姿態(tài)調(diào)整，之后會迅速調(diào)平，豎直上升。到達一定高度后，按照既定程序拐彎，以一定角度轉(zhuǎn)入軌道入射段。整個過程約6分鐘，飛行約250公里，上升器順利進入了交會對接初始軌道。

　　上升器進入交會對接初始軌道后，還要進行多圈飛行，完成4次遠程導(dǎo)引，來到軌道器和返回器組合體斜上方位置，準(zhǔn)備交會對接。對接成功后，上升器將采集的樣品轉(zhuǎn)移到返回器里，然后分離，完成使命，留在環(huán)月軌道上。

　　●月面展旗

　　1秒內(nèi)完成系列動作國旗選材超過1年

　　完成了樣品采樣和封裝，在起飛回家之前，嫦娥五號還做了一件事：展開五星紅旗。

　　這面國旗很輕，重量只有12克，被收納在“旗桿”里，固定在基座上，一直處于密封狀態(tài)。展旗的時候，經(jīng)過解鎖、支架展開、支架固定等步驟，以卷軸形式打開，一系列動作在1秒鐘內(nèi)完成。

　　此次展旗也創(chuàng)造了中國航天的一個首次。嫦娥三號、四號在月球展示的國旗，都是噴涂在探測器上，不需要特別操作。而嫦娥五號的國旗是獨立的機構(gòu)，有展開的動作，也是唯一一面織物國旗。

　　據(jù)嫦娥五號月面國旗展示系統(tǒng)研制方航天三江九部介紹，因月面的極端環(huán)境，溫差在正負(fù)150攝氏度間，單一纖維和紡織工藝無法滿足要求。普通國旗放在月球上，會迅速褪色、串色，甚至分解。選材花費了超過1年的時間，研制人員對數(shù)十種纖維材料做了大量物理實驗，最終選出一種新型復(fù)合材料，能夠在月球?qū)崿F(xiàn)不褪色、不串色、不變形。

　　為了控制重量，研制團隊還對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，盡量將結(jié)構(gòu)件做薄、做小。比如旗桿頂端用來固定的球做成空心，重量小到極致。加工人員從玩具扭蛋中得來靈感，制作兩個半球，用螺紋組合為完整球體。這項工藝相當(dāng)于在頭發(fā)絲上做微雕，還獲得了發(fā)明專利。（記者 倪偉）

　　轉(zhuǎn)自：新京報

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