央广网北京12月17日消息(记者张棉棉)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,17日凌晨1点59分,嫦娥五号探测器携带月壤以接近第二宇宙速度返回地球,在距离地表10公里高度开伞,按照预定方案降落在内蒙古四子王旗着陆场,这是人类探月历史60年来,由中国人书写的又一壮举,标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走收官之战取得了圆满胜利。
凌晨1时许,北京航天飞行控制中心通过地面测控站向嫦娥五号轨道器和返回器组合体注入高精度导航参数。此后,轨道器与返回器在距南大西洋海平面高约5000公里处正常解锁分离,轨道器按计划完成规避机动。
凌晨1时33分,嫦娥五号返回器在距地面高度约120公里处,以接近第二宇宙速度(约为11.2千米/秒)高速进入地球大气层,实施初次气动减速。下降至预定高度后,返回器向上跃出大气层,到达最高点后开始滑行下降。之后,返回器再次进入大气层,实施二次气动减速。在降至距地面约10公里高度时,返回器打开降落伞完成最后减速并保持姿态稳定,随后平稳着陆。负责搜索回收任务的测控与回收系统技术人员及时发现目标,有序开展回收工作。探月工程总指挥、国家航天局局长张克俭宣布:“根据航天飞行控制中心报告,嫦娥五号返回器已着陆于预定区域,现在我宣布,探月工程嫦娥五号任务圆满成功!”
记者从北京航天飞行控制中心的大屏幕看到,在预定区域内,返回器落点精准,搜救有力,现场传回的实时画面同时显示,在返回器旁边突然跑过了一个小动物,跑跳伸腿非常可爱,现场科学家们说,“这是嫦娥五号把‘玉兔’从月宫带回了地球。”虽然只是一个玩笑,但通过夜间搜救画面清晰程度的提升,也表明了我国通信技术的提升。对于本次任务,探月工程三期总设计师胡浩评价,堪称完美。“今天的考核结果我认为还是满意的,落点应该说还是很精准的,因为最后我们是10公里开伞,后续的落点位置是看风的情况,但是落地的精度应该是很高的,和我们理论预计点应该很近。”
嫦娥五号探测器是迄今为止我国研制的最为复杂的航天器系统,由轨道器、返回器、着陆器、上升器组成,共有15个分系统,承担着中国首次月球无人采样返回的重大任务,采集2kg左右的月球样本,奔走38万公里返回地球。
本次任务历时23天里,它经历了发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移、再入回收共11个阶段。在不到1个月的时间里,嫦娥五号探测器已经多次刷新了中国深空探测技术的高度,完成了多项国内首次,也就是首次在月球表面自动采样、首次从月面起飞、首次在月球轨道无人交会对接与样品转移、首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。不仅如此,嫦娥五号完成的月球轨道无人交会对接与样品转移动作,更是世界首次,增添了世界探月历史的新纪录。现在,它以半弹道跳跃式,也就是打水漂的形式返回地球,可谓有始有终。中国航天科技集团五院探测器总体主任设计师舒燕说:“因为以第二宇宙速度再入,速度是很高的,所以我们需要一个气动减速的方式。通过它减速以后,我们能够像神舟飞船似的,以一个比较相对小的速度载入大气,然后成功返回地球。”
换句话说,从月球轨道回来的话,其实牵涉到一个减速的问题,俗称就是刹车,而采用“打水漂”的形式对探测器来说,是一种天然的保护。中国航天科技集团八院嫦娥五号探测器副总设计师查学雷说:“如果直接以第二宇宙速度再入大气的话,我们减速会过载非常大,另外它会产生很高的温度,这样对防热结构或我们现在力学的结构提出了非常大的挑战,现有的法规设计是不能承受直接再入的,所以我们非常巧妙地利用穿过大气层,如果通过跳跃一下之后能够接受到相当于地球的速度的话,我们返回器这样的设计就能够满足再入地球的要求。”
嫦娥五号最终着陆在内蒙古四子王旗草原,但那里天寒地冻、呵气成冰,-20℃的寒冬,为测控搜救增加了不少难度。同时,与载人飞船相比,嫦娥五号返回器的体积只有飞船返回舱的约1/7,可着陆面积却是载人飞船的16倍,在冰天雪地的夜间寻找如此小的目标可谓难上加难。不过,这些都难不倒为嫦娥五号本次回收任务保驾护航的科研人员。他们将如何披荆斩棘,助力嫦娥五号完成任务?任务的成功有哪些重要意义?
对于这次回收任务的测控难点,中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器系统测控数传分系统主任设计师徐宝碧总结说:“这次测控的主要难点是受限于探测器的构型复杂,然后在四器的状态下需要满足四器组合体和单器的多模式的一个全空间测控需求,同时探测器的重量资源又特别紧张,如何在保证整个测控任务完成的基础上,又能够最大限度地减小产品的系统设计,我们在这方面做了多方案比较和研究。”
另外一个测控难点就是多频率同时工作的兼容性难题,四器模式下最复杂工况上行同时具有2个频点,下行同时具有6个频点,这在中国探月史上也是最复杂的频率组合设计。徐宝碧说:“对于这种多频率组合的兼容性设计,也是一个特别需要解决的难题。我们在初样和方案阶段、初样和正样阶段对整个系统的联系以及大系统对接充分进行了验证。从目前在轨表现来说也是特别良好的。”
按计划,回收后的嫦娥五号返回器在完成必要的地面处理工作后,将空运至北京开舱,取出样品容器及搭载物。国家航天局将择机举行交接仪式,正式向地面应用系统移交月球样品,我国首次地外天体样品储存、分析和研究相关工作也将随之启动。
中国探月工程总设计师吴伟仁说,嫦娥五号探测器在一次任务中,连续实现我国航天史上首次月面采样、月面起飞、月球轨道交会对接、带样返回等多个重大突破,为我国探月工程“绕、落、回”三步走发展规划画上了圆满句号。吴伟仁说:“探月工程16年来实现了指标不降,进度不拖,经费不涨,全面超额完成任务,就是‘三不一超’。”
嫦娥五号任务作为我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程,成功实现了多方面技术创新、突破了一系列关键技术,对于我国提升航天技术水平、完善探月工程体系、开展月球科学研究、组织后续月球及星际探测任务,具有承前启后、里程碑式的重要意义。国家航天局副局长吴艳华表示:“一方面是我们取回的月壤能为中国和世界的科学家进行科学分析提供难得的样品,有利于探索宇宙奥秘。另一方面是这也为我们后续探月四期和其他行星探测其他的任务奠定很好的基础。我想这是中国航天大国向航天强国迈进的重要标志之一。”