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月球上升“織物版”五星紅旗,背后是硬科技支撐

日期: 2020-12-06 14:55:53    來源: 新京報   編輯:曉曼   
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  嫦娥五號登月堪稱一部現實版的大片,這部驚心動魄的大片背后,是全方位硬科技和軟科技的支撐。

  一張“五星紅旗亮相月球”的圖片,刷屏了網絡。

  據新京報報道,12月3日23時10分,嫦娥五號上升器月面點火,3000牛發動機工作約6分鐘后,順利將攜帶月壤的上升器送入到預定環月軌道,成功實現我國首次地外天體起飛。而在點火起飛前,著陸器上升器組合體攜帶的一面“織物版”五星紅旗成功展開。

  月球這抹“中國紅”,必將記入史冊

  這是我國在月球表面首次實現國旗的“獨立展示”,也是繼嫦娥三號、四號任務后國旗又一次在月球亮相。相比嫦娥三號、四號以及玉兔月球車上噴涂的國旗,嫦娥五號的國旗是一面真正的旗幟。據回傳影像顯示,五星紅旗在陽光照耀下,“中國紅”格外鮮艷。

  嫦娥五號登月堪稱一部現實版的大片,這部驚心動魄的大片背后是全方位硬科技和軟科技的支撐。此前,美國成功登陸月球并插上星條旗,成為人類航空航天史上經典一幕。如今,月球上的這抹“中國紅”也必將記入史冊。

  事實上,考慮到月球上沒有風、表面有正負150攝氏度的溫差、電磁輻射等獨特的天文地理環境,在月球上獨立展示國旗看似簡單,困難卻極大。但中國技術也獨具特色、自成系統。

  比如,經過1年多試驗,研究人員通過高低溫試驗才發現,卷軸形式展開的國旗較平整,不會出現褶皺等情況。要解決的,還有國旗的織物材料和是否褪色等難題。反復試驗后,研究人員最終選出二三十種纖維材料,再進行熱匹配性、耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等物理試驗,最終才找到一種合適的新型復合材料。

  此外,中國的國旗采用的是桿系結構,使用二級桿的方式來呈現,是航天系統里比較成熟的技術。要考慮的是支架系統承受冷熱交變、空間輻照、極低真空等惡劣環境考驗,任何不當都可能造成國旗無法展開,如發生冷焊(兩塊接觸金屬在太空極低真空環境下會粘連在一起)。為此,需對系統所有機構和關鍵位置都進行防冷焊處理。

  這些,都無不體現了科研人員的智慧、科技的強大力量和魅力。

  首次地外天體起飛,技術難度有點高

  值得一說的是,嫦娥五號實現了我國首次地外天體起飛,這殊為不易——航天器在地外天體表面起飛,是一項極為重要的航天技術,此前只有美國和蘇聯(俄羅斯)兩國能完成。能掌握這樣更高難度的技術,也展示了中國在空間技術上的諸多突破。

  要在月球表面升空,需要解決的是升空的動力和上升時的姿勢。月亮引力只有地球的1/6,實際需要的動能會更小。這難度雖不大,但航天器的垂直上升、姿態調整和軌道射入都需精確計算和控制。升空后,也還要經歷垂直上升、姿態調整和軌道射入三個階段,才能進入預定軌道。

  上升器在起飛之初的一小段距離內不能進行姿態調整,此后要根據之前收到的參數進行調整,才能豎直上升。到達一定高度后,還要在GNC系統的統一指令下,讓主發動機和姿態控制發動機共同整合,使上升器按既定程序拐彎,并以適宜角度轉入軌道入射段。

  上升器從月面起飛約飛行6分鐘、250千米后,再進入與軌道器和返回器組合體交會對接的初始軌道。上升器啟動交會對接程序,還要飛行幾圈,完成4次遠程導引后,才能實施交會對接,把采集到的約2千克月壤轉移到返回器。

  一言以蔽之,嫦娥五號登月以及未來幾天的降落地面,是中國科研人員一系列高難技術支撐的結果,每一個環節都離不開精心設計和技術創新。而首次做到地外天體表面起飛,證明中國已躋身于世界航天俱樂部第一梯隊,也為未來進一步探測深空和載人到達月球創造了條件。路漫漫其修遠兮,但邁出這一大步,無疑會讓我們離“航天強國夢”更近。

  □張田勘(科普專欄作家)

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