越星河,携月壤,嫦娥六号逐梦归(科技自立自强·逐梦深空)
嫦娥六号返回器回收现场。
新华社记者 金立旺摄
在北京航天飞行控制中心屏幕上拍摄的嫦娥六号返回器与轨道器分离的动画模拟画面。
新华社记者金良快摄
在北京航天飞行控制中心屏幕上拍摄的嫦娥六号返回器与轨道器分离后的动画模拟画面。
新华社记者金良快摄
在北京航天飞行控制中心屏幕上拍摄的嫦娥六号返回器即将着陆的动画模拟画面。
新华社记者金良快摄
2024年6月25日14时07分,嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古自治区四子王旗预定区域,工作正常,标志着探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功,实现世界首次月球背面采样返回。
嫦娥六号任务自发射后历经53天、11个飞行阶段,突破了月球逆行轨道设计与控制、月背智能快速采样、月背起飞上升等关键技术,首次获取月背的月球样品,这是我国建设航天强国、科技强国取得的又一标志性成果。
模拟上千万条飞行路线,确保顺利“太空打水漂”式返回
在先后完成发射、落月、采样封装、月面起飞、月球轨道交会对接、上升器与轨道器和返回器组合体分离等环节后,嫦娥六号开始准备返回地球。
嫦娥六号回家之路怎么走?
6月25日13时20分许,北京航天飞行控制中心通过地面测控站向嫦娥六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,轨道器按计划完成轨道规避机动。
13时41分许,嫦娥六号返回器在距地面高度约120公里处,以接近第二宇宙速度高速在大约大西洋上空第一次进入地球大气层,实施初次气动减速。下降至预定高度后,返回器在大约印度洋上空向上跳出大气层,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。这一过程俗称“太空打水漂”,标准术语为“半弹道跳跃式返回”。
为何要“太空打水漂”式返回?中国航天科技集团五院科研人员介绍,嫦娥六号返回器从月球飞向地球速度非常快,返回过程必须减速。这样设计,目的是利用数千公里大气层的阻力和与大气摩擦产生的热量快速消耗返回器的能量,使其再次穿出大气层时速度已经降到第一宇宙速度以下,不再具备环绕地球飞行的条件而第二次进入大气层。
科研人员介绍,“太空打水漂”依靠全数字全系数自适应预测校正制导技术。为了验证该项技术,2014年,我国专门发射了月地高速再入返回飞行试验器并取得了圆满成功,这是该项技术的首秀。嫦娥五号任务是第二次采用该项技术,嫦娥六号月背自主采样返回任务的成功,再次验证了该项技术的强适应性、高精准度和高稳定性。
“太空打水漂”过程中,既要让返回器减速适中,还要在固定的位置穿出大气层,为实现这一目标,科研人员在制导导航和控制系统的研制过程中开展了大量模拟飞行试验,并模拟了上千万条飞行路线,确保过程的顺利和返回的高精度。