嫦娥五号成功“刹车”进入环月轨道,“近月制动”究竟是什么

11月28日,经过约112小时奔月飞行,嫦娥五号探测器在距月面400公里处成功实施3000牛发动机点火,约17分钟后,发动机正常关机。根据实时遥测数据监视判断,嫦娥五号探测器近月制动正常,顺利进入环月轨道。

近月制动:关键“刹车”,确保被月球捕获

近月制动是嫦娥五号探测器飞行过程中关键的轨道控制之一。只有顺利完成这一步,探测器才能进入月球轨道绕月飞行,并实现后续的着陆和采样。

简单地说,地月转移轨道就像一条从地球通往月球的高速路,而火箭与探测器的分离点,就是这条高速路的入口。经过一段时间飞行,嫦娥五号探测器在即将到达月球的时候就要从出口驶离高速,就需要它将速度降下来,这样才能够到达环月轨道。

航天科技集团八院 嫦娥五号探测器副总指挥 张玉花:靠近月球的时候,要减速被月球引力捕获,然后在靠近月球轨道的近地点的时候,我们要点火,然后形成环月轨道,这个就是近月制动的功能了。对它如果不踩刹车的话,它就从月球边上飞过去了。

张玉花介绍,近月制动的这一脚刹车,在嫦娥一号任务时候就已经掌握,但不同的是,这一次的近月制动对于精度要求更高。

张玉花:因为我们离开地球奔月的时候可能是十点几公里的速度,然后绕月的时候可能就是三点几公里的速度,我们的3000牛发动机要比较长时间的点火,在靠近近月点的前一段到后面那一段要点十几分钟。

通过近月制动,嫦娥五号探测器成功到达月球轨道之后,才能够继续开展后续月球采样的相关准备工作。所以,近月制动也是后续工作展开的重要基础。

嫦娥五号还需进行一次近月制动

据了解,尽管已经成功进入月球轨道,但是嫦娥五号探测器后续还需进行一次近月制动,将轨道调整到可以执行着陆等动作的高度。

此前,在嫦娥三号、嫦娥四号任务中进行近月制动的发动机推力达到了7500N,而此次重量达到8吨的嫦娥五号探测器,使用的却是3000N的发动机进行近月制动。为了解决重量变大,但推力较小的问题,嫦娥五号选择通过两次近月制动,完成月球捕获。

航天科技集团五院 嫦娥五号总体主任设计师 孟占峰:因为太重了,我们第一次刹车先捕获成一个环月的大椭圆轨道,这个轨道周期是约8个小时。我们在这上面转三圈,经过一天之后,我们再第二次近月制动,最终才进入200公里的环月圆轨道。

近月制动完成后,嫦娥五号任务就进入到控制任务最为紧凑的阶段。有大量重要、密集的动作需要在一周的时间内完成。

首先就是要完成四器分离,形成轨道器与返回器,着陆器与上升器的两两组合体。随后控制轨返组合体在环月轨道上继续运行,进行四次轨道控制后进入到交会对接的目标轨道。还要控制着上组合体完成动力下降,着陆月面后开始工作。

北京航天飞行控制中心 嫦娥五号任务北京总调度 刘建刚:着陆月面之后,我们要在月面48个小时之内,开展月面采样和起飞准备的工作。月面起飞了之后,着上组合体同样要进行4次远程导引控制,到达一个交会对接的位置,然后组织交会对接和样品转移。大概有十几个重要控制需要在一周的时间内全部完成。