嫦娥五号探探测器成功着陆并顺利“取土”

北京时间12月2日4时53分,探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。

 资  讯 

完美的“拥抱”——揭秘嫦娥五号交会对接背后的故事

即时 | 2020-12-06 17:44

新华社北京12月6日电 题:完美的“拥抱”——揭秘嫦娥五号交会对接背后的故事

新华社记者 胡喆

12月6日凌晨,嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接,并将月球样品容器安全转移至返回器中。这是我国航天器首次实现月球轨道交会对接。其中,通过远程导引和近程自主控制,轨道器返回器组合体逐步靠近上升器,以抱爪的方式捕获上升器,完成交会对接。那么,什么是“抱爪方式”?此次交会对接又有哪些看点?

设计理念世界首创

“抱爪机构具有重量轻、捕获可靠、结构简单、对接精度高等优点。因此,我们在嫦娥五号上采用了抱爪式对接机构,通过增加连杆棘爪式转移机构,实现了对接与自动转移功能的一体化,这些设计理念都是世界首创。”中国航天科技集团八院嫦娥五号探测器副总指挥张玉花说。

“所谓的抱爪,形象地说,就像我们手握棍子的动作,两个方向一用力,就可以把棍子牢牢地握在手中。”中国航天科技集团八院嫦娥五号轨道器技术副总负责人胡震宇介绍,探测器采用的对接机构就是由3套K形抱爪构成的,当上升器靠近时,只要对准连接面上的3根连杆,将抱爪收紧,就可以实现两器的紧密连接。

捕获、收拢、转移,看似简单的过程,但在38万公里之外高速运行的飞行器上实现却没有那么简单。

“月球轨道相对于地球轨道有时延,时间走廊较小,这就对时效性要求非常高,必须一气呵成完成对接与转移任务。”中国航天科技集团八院对接机构与样品转移分系统技术负责人刘仲解释:“对接全步骤要在21秒内完成,1秒捕获、10秒校正、10秒锁紧。为此我们做了35项故障预案,从启动开始到交会对接,全部采用自动控制。”

“对接助手”可靠给力

此次,由中国航天科工集团二院25所研制的嫦娥五号交会对接微波雷达,作为中远距离测量的“助手”,成功引导完成了嫦娥五号的交会对接任务。

微波雷达是一组成对产品,由雷达主机和应答机组成,分别安装在嫦娥五号的轨道器和上升器上。当轨道器、上升器相距约100公里时,微波雷达开始工作,不断为导航控制分系统提供两航天器之间的相对运动参数,并进行双向通信,两航天器根据雷达信号调整飞行姿态,直至轨道器上的对接机构捕获、锁定上升器。随后,上升器中的月壤样品转移至返回器中。

交会对接微波雷达总工程师孙武介绍,此前的任务中,我国航天器在近地轨道进行过多次交会对接,都应用了该微波雷达,优异的表现证明,我国已经成功掌握交会对接技术。但不同的是,这次交会对接是在38万公里之外的月球轨道,难度更大。

“与近地轨道相比,月球轨道环境更复杂,要克服月球引力影响,所以自动交会对接对微波雷达提出的要求极为苛刻。为此,研制团队攻克了一系列关键技术。”孙武说。

嫦娥五号的轨道器和上升器交会对接,是体量相差巨大的“大追小”复杂受力过程,需要微波雷达的测角精度更高。微波雷达项目主任设计师贺中琴介绍,微波雷达主要作用在100公里到20米的中远程范围,精度的提高大幅提升了精准对接的胜算。

此外,装有对接用应答机的上升器在落月时难免形成扬尘,这些肉眼不可见的干扰将会严重影响测角精度。

为确保安全度过月球之旅,设计师们在应答机上安装了特殊材料制成的防尘罩,“就像戴上了护目镜,嫦娥的‘千里眼’就不会变成近视眼。”25所设计师纪博说。

减轻每一克重量都意义重大

事实上,25所研制团队为这次交会对接打造的微波雷达,不仅是“千里眼”,更是“顺风耳”,升级后的它更小巧、更强大、更可靠。

微波雷达在保证交会对接测量“本职工作”的同时,还开发了航天器之间双向空空通信的“第二职业”,从雷达与应答机之间“一问一答”的传输方式,升级至轨道器与上升器之间的“沟通对话”,实现了遥控指令和遥测参数的双向传输。

“以前就像老师上课点名,雷达发消息,应答机答到。现在,它们还要负责上升器和轨道器之间的信息传递。”贺中琴说。

同时,在此前交会对接微波雷达已经实现减重一半的基础上,这次又进一步开展了轻量化改进。“每一克重量的减轻,对嫦娥五号任务的意义都是重大的。”孙武说。

霞姐带你追嫦娥丨叮!您的月球快递已由嫦娥五号派送 请签收!

即时 | 2020-12-06 17:31

国家航天局发布消息称,嫦娥五号上升器与轨道器和返回器组合体顺利完成交会对接后,已经成功将在月球采集到的样品转移到了返回器中,整个过程非常顺利。嫦娥五号任务被称为是目前为止系统最复杂、技术难度最大的航天工程,月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接与样品转移、携带月球样品高速再入返回都是中国航天的首次,也为将来的载人登月打下了坚实的基础。

12月1日嫦娥五号落月,目前,它已取到月球土壤并打包封箱。

“一大追一小 一抓连一抱” 嫦娥五号此次交会对接有何特殊?

即时 | 2020-12-06 17:28

之前,我国已先后进行了十次交会对接。那么,此次嫦娥五号月轨交会对接有什么特殊之处呢?简单说,就是“一大追一小,一抓连一抱”。

在我国之前实施的交会对接中,对接的两个航空器大小都差不多。而这次的月球轨道交会对接就不同了,上升器比轨道器和返回器组合体小了很多。在对接前,上升器的质量大概只有三四百公斤,而轨返组合体加在一块有将近2000公斤,这么大的质量差距,如果采用此前简单的碰撞对接会发生什么呢?想象一下,一个成年人跑步时撞到一个小朋友会怎么样,就知道了。

所以,为了让上升器不被撞飞,轨返组合体一方面要降低对接前的相对速度,同时也要在对接时迅速把上升器拉住。为此,科研人员特别设计了全新的对接机构。

在上升器上,有这么三个像单杠一样的被动件。这三个单杠本身在对接中是没有什么任何动作的,它们只是为轨返组合体提供一个抓手。那是什么设备抓它们呢?

来,我们看一下,就是轨返组合体上的这三个抱爪式对接机构。在对接之前,对接机构就像张开的手臂,一旦碰触到上升器的被动件,它就会快速合拢,抱住上升器的被动件,并用力收紧,从而实现对接。

由于交会对接的轨道距离地球较远,在对接过程中,还要确保对得准,因为,对接的相对位置误差是不能超过5厘米的。一旦对得不准,没有拉住上升器,再想重新对接一次可是就要费很大的力气。

而为了能够对得准,科研人员给嫦娥五号安装了一双“千里眼”,使它们能够实现精准对接。

“月宫之吻”视频来了! 嫦娥五号完成我国首次月轨交会对接

即时 | 2020-12-06 12:13

北京时间12月6日5时42分,嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接,并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中。这是我国首次实现月球轨道交会对接。

从上升器进入环月飞行轨道开始,通过远程导引和近程自主控制,轨道器和返回器组合体逐步靠近上升器,以抱爪的方式捕获上升器,完成交会对接。

后续,嫦娥五号轨道器和返回器组合体将与上升器分离,择机返回地球。

(总台央视记者 崔霞 王世玉 李厦 李宁 杨弘杨 陶嘉树 吴天白 国家航天局 段逊 合作 我们的太空创新实践中心)

我国首次实现月球轨道交会对接 嫦娥五号完成在轨样品转移

即时 | 2020-12-06 11:43

环球聚焦点丨国际媒体聚焦“嫦娥五号”月表“腾空一跃”

即时 | 2020-12-06 11:13

12月3日,携带月球样品的“嫦娥五号”上升器完成月面起飞,进入预定环月轨道。这是中国首次实现地外天体起飞。

国际媒体高度关注“嫦娥五号”在月球上的“腾空一跃”,并对后续返回任务充满期待。

英国广播公司——“嫦娥五号”将带回更新鲜的月球样本

英国广播公司(BBC)的报道说,中国“嫦娥五号”探月任务进入了“下一阶段”。中国的电视台播出了“嫦娥五号”上升器从月表升空的瞬间,安置在着陆器上的摄像设备向上拍摄到了上升器发动机点火和快速起飞的过程。

报道还关注了接下来的交会对接等关键步骤。“返回器必须经受住穿越地球大气层时高速下落产生的巨大摩擦这一考验才能回到地面。而上一次月球样本被带回地球已经是40多年前的事了。”

报道说,此前美国宇航员和苏联的无人月球探测器总共取回不到400公斤的样本,所有这些样本的时间都超过了30亿年。而“嫦娥五号”此次在吕姆克山附近采集的样本时间应该不超过12亿年或13亿年,这些新的样本将会提供更多关于月球地质历史的信息。

《卫报》——中国“太空梦”进入加速阶段

英国《卫报》援引法新社的报道,关注“嫦娥五号”探测器携带着40多年来人类首次采集到的最新月球样本,离开月球表面返回地球。

报道说,中国的“太空梦”已经进入加速阶段。中国于1970年发射了第一颗人造卫星。2003年,杨利伟成为中国第一位“太空人”。2019年1月,中国的月球车登陆月球背面,这是全球首个登陆月球背面的月球车。

“未来,中国还有一系列宏伟目标,包括建立月球科研站和载人空间站。中国的航天员和科学家们也在讨论载人火星任务。”

《朝日新闻》——“嫦娥五号”挑战着难度更高的任务

日本《朝日新闻》12月4日发表题为《中国无人探测器从月球表面发射将返回地球》的报道,介绍了“嫦娥五号”上升器升空的过程。

报道详细介绍了“嫦娥五号”探测器使用机械臂收集月球样本、让携带样本的上升器从月球表面起飞、将与在环月轨道上等待的轨返组合体交会对接等技术细节,“这些都在挑战着迄今为止难度更高的任务”。

太空网——期待最新月球样本返回地球

全球知名天文学网站“太空网”也关注了此次“嫦娥五号”上升器从月表成功起飞的消息。

报道说,北京时间12月3日23时10分,“嫦娥五号”上升器携带着自1976年以来的第一份月球新鲜样本从月球表面升空。6分钟后,上升器进入预定环月轨道,这是“嫦娥五号”将月球样本带回地球任务中的一个巨大里程碑。

“太空网”的报道说,上升器接下来的任务是在绕月飞行的情况下与“嫦娥五号”轨返组合体交会对接,然后将其珍贵的样本转移到返回器,以便返回地球。报道还对交会对接、样本转移、再入返回等任务进行了详细分析,并期待月球样本能被成功带回地球。

嫦娥五号实现我国首次地外天体起飞

即时 | 2020-12-05 11:02

央视网消息(新闻联播):记者从国家航天局获悉,12月3日23时10分,嫦娥五号上升器成功从月面起飞,携带月球样品进入预定环月轨道。这是我国首次实现地外天体起飞。

经过约6分钟的飞行,嫦娥五号上升器成功完成垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,顺利进入预定环月轨道,实现我国首次地外天体起飞。

除了确保准时准点起飞才能保证后续任务顺利实施外,此次嫦娥五号上升器还面临着起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题。另外,由于月球上没有导航星座,上升器起飞后,需在地面测控辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。

点火起飞前,着上组合体实现月面国旗展开并对国旗拍照,这也是我国首次在月球表面实现国旗“独立展示”。接下来,嫦娥五号回家路还将经历首次月球轨道无人交会对接、轨返分离等关键步骤,最终由返回器将月球样本带回地球。这将验证我国从月球返回地球的技术能力,也为未来的载人登月及建设月球科研站奠定坚实基础。

实拍!嫦娥五号传回月面国旗展示影像

即时 | 2020-12-04 17:24

【实拍!嫦娥五号传回月面国旗展示影像】12月4日,国家航天局公布了嫦娥五号传回地面的国旗展示影像,一面鲜艳的五星红旗闪耀月球!这是继嫦娥三号着陆器与玉兔号月球车互拍实现国旗首次亮相月球,和嫦娥四号探测器将国旗带向月球背面后,中国国旗第三次在月面的成功展示。(记者胡喆图片来源:国家航天局支持单位:国家天文台)

下一个高难度操作!嫦娥五号将进行月轨无人交会对接

即时 | 2020-12-04 16:30

嫦娥五号任务一共持续20多天,总的来说是:一发、一落、一采、一升、一会、一回;其间还涉及探测器的四个组成部分的多次分离组合。月面起飞后,接下来的高难度动作就是一会,月轨无人交会对接。这些年,我国已经先后进行了10次交会对接。但是,以往几次交会对接都是在距离地球几百公里轨道上实现的,而这一次,嫦娥五号探测器将在距离地球几十万公里外的环绕月球轨道上进行交会对接任务。除此以外,嫦娥五号在交会对接后还增加了样品转移动作,这也是在此前的探测任务中,从没做过的。

此次嫦娥五号探测器的交会对接首先面临的挑战之一,就是引力环境。

以往我国的神舟飞船、天舟货运飞船、天宫一号目标飞行器以及天宫二号空间实验室完成的交会对接,都是在距离地球几百公里轨道实现的。而这一次嫦娥五号探测器将在距离地球几十万公里外进行交会对接,航天器所面临的引力环境有很大不同。

除了月球引力环境的影响以外,交会对接过程中由于两个航天器的重量差异很大,一旦速度控制出现偏差,就会造成两器相撞从而导致对接的失败。

不仅如此,嫦娥五号的无人交会对接,在此之前没有过先例。

航天科技集团五院、嫦娥五号探测器系统副总设计师 彭兢:应该说就目前人类已经执行过的这种任务来看,只有阿波罗载人登月在月球轨道上做过交会对接,但是无人的交会对接,过去还没有人实现过,这是第一次在月球轨道上做无人交会对接,这个难度也是非常大的。

航天科技集团五院、嫦娥五号探测器系统副总设计师 彭兢:那么这次返回器在环月轨道上还要动作,要接收样品而且要关盖,它把密封封装装置和月球样品完好地保存在返回器里,这个动作过去是没有做过的。


嫦娥五号不仅“挖土”还要育种

即时 | 2020-12-04 11:23

【科技前沿】

光明日报北京12月3日电(记者陈海波)嫦娥五号不仅要“挖土”,还承担了不少科学实验任务。记者从中国农业科学院获悉,嫦娥五号探测器搭载了该院兰州畜牧与兽药研究所(以下简称兰州牧药所)的紫花苜蓿和燕麦种子,正在开展空间诱变实验。这些种子承载着创新育种技术、拓宽遗传资源的重任,旨在突破我国草产业发展“种”的“卡脖子”问题。

我国草种业水平与发达国家相比有很大差距,种质资源的源头创新迫在眉睫。在国家航天局探月与航天工程中心和嫦娥五号探测器系统的支持下,航天育种产业创新联盟获得了极其珍贵的空间诱变载荷资源。作为航天育种产业创新联盟的发起单位和理事单位,兰州牧药所通过一系列严格评审和筛选,提供了这批重要的实验草种。

自2009年以来,兰州牧药所抗逆牧草育种与利用团队瞄准航天育种新领域、新手段、新方法,于2018年成功培育出国家新品种“中天1号紫花苜蓿”。该品种在形成苜蓿产业化方面具有优质、高产的品种优势,正在北方地区大面积推广种植。与此同时,团队开展的苜蓿、燕麦和红三叶等牧草航天育种试验研究,进展顺利。

《光明日报》( 2020年12月04日 09版)

为了这抔月壤,嫦娥五号有多拼?

即时 | 2020-12-04 11:21

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(点击看视频)

【简介】12月2日22时,经过约19小时月面工作,嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样,并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。自动采样是嫦娥五号任务的核心关键环节之一,为了取回月壤有多拼?来听航天专家怎么说。

嫦娥五号如何在月面顺利“挖土”

即时 | 2020-12-04 11:20

【科技前沿】

光明日报记者 张蕾 光明日报通讯员 庞丹

2020年12月2日22时,经过约19小时的月面工作,嫦娥五号探测器顺利完成我国首次月球表面自动采样,并将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。

作为嫦娥五号探测任务的核心关键环节,月球表面自动采样封装颇为引人注目。在这个阶段,嫦娥五号在选定区域着陆月面后,开始使出浑身解数采集月壤。为此,来自航天科技集团五院的设计师们采用表钻结合、多点采样的方式,精心设计了两种“挖土”模式——钻具钻取和机械臂表取。

据研制团队的工作人员介绍,首次月面采样困难可不少:“首先,采样装置为全新研制,技术新、难度大,需要考虑飞行任务以及探测器的测控、光照条件、电源、热控等各种约束;其次,采样期间面临月面高温的工作环境,同时采样任务时序紧张、机构动作多、不确定因素多;最后,着陆器着陆后不能移动,钻取采样装置正下方的地面到底是松软的土壤还是坚硬的岩石,都影响着采样计划。”

为确保首次月面采样任务顺利完成,嫦娥五号探测器研制团队多措并举,不仅对月面采样过程进行联合设计分析,确定先钻后表、器地协同的工作程序,以及器上操作、地面测控和地面物理验证三位一体的飞控模式,而且设计了遥控、预编程和半自主三种工作模式,确保采样过程的可靠性。

接下来,经月面起飞、月球轨道交会对接、月地转移和再入回收等过程,嫦娥五号会将月球样品带回地球。

(光明日报北京12月3日电)

《光明日报》( 2020年12月04日 09版)

嫦娥五号携带月壤起飞 实现我国首次地外天体起飞

即时 | 2020-12-04 11:20

  嫦娥五号上升器点火起飞模拟图  国家航天局供图

光明日报北京12月3日电 记者陈海波从国家航天局获悉,12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟,成功将携带月壤样品的上升器送入预定环月轨道。这是我国首次实现地外天体起飞。

与地面起飞不同,嫦娥五号上升器月面起飞不具备成熟的发射塔架系统,着陆器相当于上升器的“临时塔架”,上升器起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题。另外,由于月球上没有导航星座,上升器起飞后,需在地面测控辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。

点火起飞前,着陆器和上升器组合体实现月面国旗展开,以及上升器、着陆器的解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”,照片中“嫦娥”手中的国旗在阳光的照耀下,月球上的一抹“中国红”格外鲜艳。

点火起飞后,上升器经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,进入预定环月飞行轨道。随后,上升器将与环月等待的轨返组合体交会对接,将月球样品转移到返回器,后者将等待合适的月地入射窗口,做好返回地球的准备。

嫦娥五号的回家之旅,一个重要任务是带回月壤。此前,嫦娥五号在月面通过机械臂表取和钻具钻取两种方式分别采集了月球样品。其中,钻具钻取了月面下的月壤样品,机械臂则在末端采样器支持下在月表开展采样。为确保月球样品在返回地球过程中保持真空密闭以及不受外界环境影响,嫦娥五号在月面对样品进行了密封封装,将其保存在上升器携带的贮存装置中。

《光明日报》( 2020年12月04日 01版)

嫦娥五号上升器点火 实现我国首次地外天体起飞

即时 | 2020-12-03 23:39

记者从国家航天局获悉,12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟,成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道。这是我国首次实现地外天体起飞。

与地面起飞不同,嫦娥五号上升器月面起飞不具备成熟的发射塔架系统,着陆器相当于上升器的“临时塔架”,上升器起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题;另外由于月球上没有导航星座,上升器起飞后,需在地面测控辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。

点火起飞前,着上组合体实现月面国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。点火起飞后,上升器经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,进入预定环月飞行轨道。随后,上升器将与环月等待的轨返组合体交会对接,将月球样品转移到返回器,后者将等待合适的月地入射窗口,做好返回地球的准备。

嫦娥五号探测器完成月面自动采样封装

即时 | 2020-12-03 16:27

央视网消息:记者从国家航天局获悉,12月2日22时,经过约19小时月面工作,探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样,并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。

自动采样是嫦娥五号任务的核心关键环节之一,探测器经受住超过100摄氏度的月面高温考验,克服了测控、光照、电源等方面的条件约束,依托全新研制的地外天体样品采集机构,通过机械臂表取和钻具钻取两种方式分别采集月球样品,实现了多点、多样化自动采样。其中,钻具钻取了月面下的月壤样品,机械臂则在末端采样器支持下,在月表开展多种采样。为确保月球样品在返回地球过程中,保持真空密闭以及不受外界环境影响,探测器在月面对样品进行了密封封装。

嫦娥五号探测器配置了降落相机、全景相机、月壤结构探测仪、月球矿物光谱分析仪等多种有效载荷,能够在月表形貌及矿物组分探测与研究、月球浅层结构探测等科学探测任务中发挥重要作用。探测器钻取采样前,月壤结构探测仪对采样区地下月壤结构进行了分析判断,为采样提供了数据参考。

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