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妥了 印月船3號第5次變軌超常發(fā)揮 最大難度是著陸器“登月”

7月25日2:30,印度的月船3號迎來了第5次變軌機動,順利進入了236公里×127609公里的軌道,這次的變軌可以說是非常成功,遠地點增加到了127609公里,這是讓人們欣喜的好消息。

此前,人們還有些擔(dān)心,擔(dān)心月船3號可能需要6次或者7次的變軌才能成功進入繞月軌道,甚至?xí)e過進入繞月軌道的時機,但現(xiàn)在看來這些擔(dān)憂都是多余的,月船3號能夠如此順利地進入繞月軌道,讓我們可以安心等待,F(xiàn)在基本可以確定,的8月1日,月船3號將會進入繞月軌道,根據(jù)印度空間研究組織(ISRO)的預(yù)測,月船3號需要進行5次變軌和5次剎車,才能進入100公里高的近極圓形繞月軌道,為著陸器鋪平道路。

這5次變軌的過程可以說是一波三折,引起了眾多人的討論,很多人還有些擔(dān)心。相對于5次變軌,5次太空剎車要安全得多,因為這并沒有太大的難度,可以說幾乎沒有風(fēng)險。實際上,真正的難點在于“登月”過程中。

難點一:登月過程中的發(fā)動機推力控制

地球和月球的上空環(huán)境完全不同,地球上空有致密的大氣層,航天器返回地面只需使用降落傘就可以安全著陸,非常簡單方便而且可靠。但月球上空是真空環(huán)境,沒有大氣層,使用降落傘是不可行的。在著陸月面時,航天器只能依靠發(fā)動機的推力對抗月球的引力。

在登月過程中,著陸器的飛行速度、下降速度和高度都有嚴格的標(biāo)準(zhǔn),因此發(fā)動機的推力必須經(jīng)過精確計算,以確保推力恰到好處。推力過大,著陸器會停止降落;推力過小,降落速度太快,難以控制。因此,在登月過程中,對發(fā)動機的要求非常高。

中國航天成功執(zhí)行了三次登月任務(wù),其中嫦娥3號、嫦娥4號和嫦娥5號都使用了一臺7500牛變推力發(fā)動機。這臺發(fā)動機性能穩(wěn)定、精準(zhǔn),推力巨大且靈活可變,成為中國嫦娥飛船成功登月的“法寶”。然而,印度航天并沒有掌握大推力變推力發(fā)動機技術(shù),月船3號的著陸器重達1752公斤,使用的是4臺800N節(jié)流發(fā)動機。發(fā)動機數(shù)量越多,系統(tǒng)越復(fù)雜,出現(xiàn)誤差的可能性也就增加。如果每臺發(fā)動機出現(xiàn)一點小誤差,四臺發(fā)動機就會將誤差放大4倍。因此,控制這四臺發(fā)動機的精準(zhǔn)度相對較困難。

難點二:復(fù)雜的登月過程

登月過程非常復(fù)雜,是對印度航天技術(shù)的真正考驗。月船3號進入100公里高軌道后的飛行速度約為1.8公里每秒。與軌道器分離后,著陸器并非垂直著陸月面,而是以類似拋物線的軌跡登月。

距離月球平均距離約為38.4萬公里,即便是光線傳播到月球并返回也需要2.56秒的時間?紤]到信號傳播的延遲,用手動控制著陸器是不可能的。因此,在整個登月過程中,所有機動操作都必須由控制系統(tǒng)自動完成。

在登月過程中,著陸器需要迅速降低速度,并以一定的速度和角度懸停在空中,以找到比較平坦的著陸點,然后緩慢降落月面。考慮到月球表面的不平整,這個過程需要非常準(zhǔn)確的控制。

登月失敗的案例

2019年4月11日,以色列的“創(chuàng)世紀”號探月飛船試圖實施登月,一切進行得非常順利,但距離月面只有149米的時候失去了信號。調(diào)查結(jié)果顯示,計算機系統(tǒng)重啟,導(dǎo)致主推發(fā)動機突然熄火。

2019年9月7日,印度的月船2號“維克拉姆”試圖實施登月,前期進展非常順利,但距離月面2.1公里時失去了信號。調(diào)查結(jié)果顯示,主推發(fā)動機存在誤差,控制系統(tǒng)和軟件設(shè)定也有問題。

月船3號于7月14日發(fā)射,完成5次機動變軌大約需要16天,5次太空剎車大約需要10多天。預(yù)計在8月下旬,月船3號將開始登月。登月過程是整個任務(wù)的最大難點,但是有了月船2號的經(jīng)驗,相信月船3號能夠取得成功。讓我們拭目以待,期待著月船3號在登月任務(wù)中再創(chuàng)佳績。

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