長達7000公里的“太空水漂”,怎樣指哪打哪?

許多人小時候,都在池塘邊玩過打水漂。只要力道、手法得當,甩出的小石子能在水面連蹦幾下,劃出漂亮的弧線。2020年12月17日,嫦娥五號返回艙利用同樣的原理,在大氣層表面打了個“水漂”,安全返回地球。於是,17日淩晨1時59分,嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域翩然降落。

科技日報記者付毅飛

許多人小時候,都在池塘邊玩過打水漂。只要力道、手法得當,甩出的小石子能在水面連蹦幾下,劃出漂亮的弧線。

如今,這個兒時有趣的遊戲,被融入高大上的航太事業中。2020年12月17日,嫦娥五號返回艙利用同樣的原理,在大氣層表面打了個“水漂”,安全返回地球。

據中國航太科技集團五院專家介紹,嫦娥五號的“太空水漂”,術語叫“半彈道跳躍式返回”,即在返回器初次進入大氣層一定深度並滑行一定距離後,通過調整它的姿態,讓它在氣動作用下重新躍起,以此將它的飛行速度由接近第二宇宙速度(每秒11.2公里),降至第一宇宙速度(每秒7.9公里)以內。此後的返回過程類似神舟飛船,就輕車熟路了。

於是,17日淩晨1時59分,嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域翩然降落。

看似簡單,其實這裡面大有門道。

咱們小時候打的水漂,扔出去就不受控制,飛哪算哪。而嫦娥五號返回艙從最初返回大氣層算起,到最後在預選著陸場落地,其間要在風馳電掣和大起大伏狀態下飛行6、7千公里。

它是怎樣做到“指哪打哪”的?很大程度上要歸功於五院502所為它配備的制導導航與控制系統。

該系統簡稱“GNC”。G即制導(Guidance),返回器上的電腦會根據當前位置和速度資訊,結合落點位置進行制導處理,自動規劃出一條前往開傘點的最佳飛行路徑;N即導航(Navigation),高精度導航設備可以在茫茫宇宙中實时獲取自身的位置、速度等資訊;C即控制(Control),通過向安裝在返回器外的發動機發送指令,使其工作從而調整返回器姿勢,使返回器沿著規劃出的軌跡飛行。三者協同工作,就能幫助返回器找到回家的路。

當然,講起來容易做起來難。為了實現“順利跳起、準確著陸”目標,科研團隊在返回器GNC系統研製過程中完成了無以計數的模擬飛行試驗,類比了上百萬條飛行路線。或許返回器的實際飛行軌跡不會跟其中任何一條完全相同,但肯定超不出這個範疇。

資料標籤: 太空 航太
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