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第二宇宙速度冲刺下,嫦娥六号如何安全返回地球?

来源:中国航天科普 2024-06-20 09:42:22

行业资讯

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 嫦娥六号完成月背采样后,轨返组合体经过环月飞行等待,将在合适的时机进入月地转移轨道,经过月地转移,最终由返回器将样品带回地球。嫦娥六号再入返回地球时,速度将接近第二宇宙速度,在这么高速的情况下,嫦娥六号将如何实现安全返回地球,并精准落在预选区域呢?

我们熟悉的神舟飞船等

近地轨道航天器

再入返回大气层时

速度通常为

接近每秒约7.9公里的

第一宇宙速度

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而嫦娥六号从月球

风驰电掣般向地球飞来

在地球的强大引力下一路加速

速度接近每秒约11.2公里的

第二宇宙速度

这相当于超过30倍音速

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每秒3公里多的速度差

带来的力道也大不相同

高速进入大气层的过程

将产生剧烈摩擦

热流急剧提升

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如果返回器再入的速度提高1倍

再入热量将提高8-9倍 

因此嫦娥六号返回地球

首先要解决的是减速问题

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2014年,我国发射

探月三期再入返回飞行试验器

设计师们提出了一个大胆的方案

让返回器采用

半弹道跳跃式再入返回

使我国成为继美苏之后

世界第三个成功实施航天器

从月球轨道重返地面的国家

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2020年

经过嫦娥五号的成功实践

半弹道跳跃式返回技术

得到了全面验证

返回器先是高速进入大气层

在气动作用下跃出大气层

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借助地球大气层

这个天然屏障产生的阻力

将速度降为类似于神舟飞船返回的

第一宇宙速度

就能轻车熟路地返回地面了

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相比近地轨道航天器返回

嫦娥六号返回面临的

气动问题更加复杂

再入热环境条件更为严酷

对气动数据精准度的要求也更为苛刻

为保证着陆安全

还必须完美控制再入角度和再入点

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嫦娥六号返回器

从最初返回大气层

到最后在预选着陆场落地

其间要在风驰电掣和大起大落状态下

飞行六七千公里

稍有偏差

返回器就有可能回不到地球

或者无法准确着陆预定地点

那它是怎样做到“指哪打哪”的呢

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这很大程度上要归功于

制导导航与控制系统

简称GNC系统

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G即制导(Guidance)

根据当前位置和速度

结合落点位置进行制导处理

自动规划出最佳飞行路线

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N即导航(Navigation)

高精度导航设备可以在茫茫宇宙中

实时获取自身的位置和速度

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C即控制(Control)

通过控制返回器外的发动机

调整返回器姿态

使其沿着规划的轨迹飞行

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三者协同工作

就能帮助返回器找到回家的路

将人类第一份

月球背面的月壤带回地球

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月球这颗人类千年仰望的古老星球

一直以来仅以一面示人

月球背面的月壤将为我们讲述

那些我们未曾得知的故事

让我们一同期待

嫦娥六号顺利返回

共同见证嫦娥六号

创造新的辉煌



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