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妥了!印月船3号第5次变轨超常发挥,最大难度是着陆器“登月”

 有趣探索 2023-07-26 发布于湖北

7月25日2:30,印度月船3号终于迎来了第5次变轨机动,进入236公里×127609公里轨道,这次变轨可以说是超常发挥,轨道远地点增加到127609公里,这是等待5天后迎来的最好的一条消息。

这下子算妥了,本来还在担心月船3号可能需要6次变轨或7次变轨才能注入绕月轨道,甚至错过切入绕月轨道的时间,现在看来担心完全是多余的,月船3号能顺利注入绕月轨道,我们静心等待就好。

基本确定了,注入绕月轨道大概是在5天后的8月1日,此前印度空间研究组织(ISRO)都说了,月船3号需要5次变轨和5次刹车才能进入100公里高的圆形近极绕月轨道,为月船3号着陆器铺平道路。

这5次变轨给人感觉是“一波三折”,大家议论纷纷,很多人还有些小担心,相对于5次变轨,5次太空刹车可要安全得多,可以说完全没有难度,其实难度最大的地方是在“登月”过程中。

难点一

地球上空环境和月球上空环境完全不同,地球上空有致密的大气层,航天器返回地面只需使用降落伞就可以安全返回地面,简单、方便、安全可靠,而又非常节能。

但是月球上空是真空环境,没有大气层,使用降落伞是行不通的,但是月球重力约为地球的1/6,重力可以说是非常的大,航天器要着陆月面,就只有一种方法,用发动机推力来对抗月球引力。

在登月的过程中,着陆器飞行速度、下降速度和高度都有一个参考标准,所以,发动机推力究竟有多大都要经过精确计算,要恰到好处,推力过大,着陆器停止降落,推力过小,降落速度太快,怕刹不住车。

所以,登月过程对发动机提出了更高的要求,中国航天执行三次登月任务,三次都成功了,这并不是运气好,而是中国航天技术了不起,嫦娥3号、嫦娥4号和嫦娥5号都使用一台7500牛变推力发动机。

7500牛变推力发动机性能稳定精准,推力巨大且灵活可变,它才是中国嫦娥飞船成功登月的“法宝”。

但是印度航天并没有掌握大推力变推力发动机技术,月船3号着陆器重1752公斤,使用的是4台800N节流发动机,发动机数量越多就越复杂,越容易出现误差,每台发动机出现一点小误差,四台发动机就会把误差扩大4倍。

印度月船2号使用了5台800N节流发动机,相比月船2号,月船3号节流发动机数量已经减少了一台,一来是为了节省开支,二来是为了提高成功率,但是四台发动机仍然不太好控制精准度。

难点二

登月过程非常复杂,是对印度航天技术的真正考验,由于100公里高轨道上的月船3号飞行速度约为1.8公里每秒,与轨道器分离后,着陆器并非垂直着陆月面,而是以一条类似抛物线的轨迹登月。

月球与地球的平均距离为38.4万公里,即便是光往返月球也需要2.56秒,加上信号延时,用手动控制着陆器是不可能的,整个登月过程中的所有机动操作全部由控制系统自动完成。

先是轨道器与着陆器分离,着陆器启动反推发动机快速降低速度,高度自然快速下降,一开始着陆器速度很快,当快接近月面时,着陆器速度开始变慢。

从月球真实照片就可以看出来,月球表面并不是平的,到处都是坑坑洼洼,当距离月面只有数百米高空时,月船3号着陆器需要悬停在空中数秒,寻找比较平坦的点陆,然后缓慢降落月面。

登月失败的案例

2019年4月11日,以色列“创世纪”号探月飞船实施登月,一切都很顺利,但在距离月面高度只有149米的时候失去联系,调查结果显示,计算机系统重启,导致主推发动机突然熄火。

2019年9月7日,印度月船2号“维克拉姆”实施登月,前期非常顺利,但在距离月面2.1公里时失去联系,调查结果出来了,有三大问题,主推发动机误差,控制系统和软件设定。

总结

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