嫦娥三号如何平安落月?变推力发动机护航
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嫦娥三号如何平安落月
变推力发动机保落月安全
在月球表面能否实现软着陆,是嫦娥三号任务关键中的关键。落月过程发动机推力变化很大,而传统发动机无法实现推力的变化,无法胜任。
为让嫦娥三号着陆过程更加自如,中国航天科技集团公司六院研究设计出7500N变推力发动机,这是中国首台具备大范围变推力工作能力的液体发动机。
人类常见的地面着陆,有滑翔、降落伞、旋翼等不同方式,但落月是在真空状态下的软着陆,不能利用空气摩擦实现减速。
嫦娥三号落月过程中,能否落得稳,落得准,可以说由7500N变推力发动机说了算。在这个过程中发动机多种推力工况要“快速变化”,时而“铆足马力”,时而“轻手轻脚”,时而又“凝神静思”。
7500N发动机首次“亮相”,就承担动力系统接力“最后一棒”的重任。在距离月面15公里到2公里高度,嫦娥三号要完成主减速和姿态调整;在2公里到100米的高度要缓慢下降,随时悬停,识别并避开大的月面障碍;在100米到4米高度,要开始避开小的月面障碍,缓慢下降到4米后实施软着陆。
对于变推力发动机,最困难的是如何在大范围变推力情况下组织起高效燃烧和可靠冷却。7500N发动机推力室喷管采用特殊合金材料,外涂高温抗氧化剂涂层,壁身最薄处仅毫米级,全身无缝连接。
如果把发动机比作“心脏”,一根根导管就是输送“养分”的血管,要为嫦娥三号“服务”,所有导管至少要通过“三检五审”,“优等生”方能放行。首先要经过清洗、酸洗、内窥镜“肠道”检查,内外焊缝甚至还要接受X光拍片“透视”探伤。
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如何保障“天地”联通
“顺风耳”可测控4亿公里
记者从中国电子科技集团公司第三十九研究所获悉,由该研究所研发的中国最大口径66米大口径深空测控天线(人称顺风耳)首次正式参加“探月工程”任务,目前正和其余5套大型天线以及30多套测控通信天线共同构筑一套精准的测控保障系统,确保“嫦娥”探月的“天地”联通。
据介绍,嫦娥三号探月工程的最大亮点和难点是“落月”和月球车巡视勘察,需要极为精确的测量控制。66米大口径深空测控天线是专门为“嫦娥”任务研发的,在太空中的测控距离最远可达4亿公里,是目前国际上深空探测可达到的最远距离。
专家认为,这套大型测控天线首次引入超导技术与深度制冷技术,在零下270℃的低温环境下,仍可正常接收来自太空的测控信号,这是我国在该技术领域首次获得重大突破。
目前,“顺风耳”的相关技术人员已在各站点进行任务保障工作,分布在上海、喀什、昆明、佳木斯、乌鲁木齐等地的5套大口径天线形成一个严密的监控网络,对嫦娥三号进行全方位精确测控。
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