在11月24日,嫦娥五号月球探测器成功发射,在12月1日,嫦娥五号探测器成功登陆月球,并启动钻头和铲子采集月壤。不仅仅是为了月壤,这也是中国最高航天科技发展的一次大检收。

这次采集月壤采用了钻取和表取这两种方式,实现多点、多次采样。尤其是钻取面临更恶劣的环境,在地面上电机耐热极限也就100摄氏度,团队为此研制了能够在180摄氏度下正常工作的高温电机。而且嫦娥五号是采用原位钻取方式,就是在一个地方一直钻,包括解锁、钻进、取芯、封口、提芯、整形、传送、避让,整个钻取采样过程动作相当复杂,任何一个环节都不能出错。


在12月2日22时,嫦娥五号经受住了超过100摄氏度的高温考验,克服了测控、光照和电源等多个条件约束,完成了对月壤自动采样封装。不过有分析人士指出,月壤已经打包完成,接下来的才是最精彩的、代表人类最高科技的技术验证环节,即无人自动地外起飞和人类首次月球轨道无人自动交会对接和样品转移技术。

“配送员已经取到货,正在配送中...”,而这次探月工程中最难的就是 “配送”环节,这个过程由3个“星际配送员”--嫦娥五号的上升器、轨道器和返回舱接力完成。

虽然苏联此前也是无人采样,但三次带回总重也只有约330克,而嫦娥五号一次性就要带回2千克。因为苏联探测器采样完成后直接从月面返回地球,由于返回舱和燃料负重巨大,样品自然不能多采,而嫦娥五号采用的是“月球轨道无人对接技术”转移样本。

在探测器采样完成后,上升器将带着月壤样本从月球表面起飞,月球没有运载火箭怎么返回地球呢?其实嫦娥五号探测器本身就是自带火箭的,身上运载了7500N变推力发动机,上升器也有3000N左右推力发动机,上升器发射到了近月轨道后,它就会与轨道器和返回舱的组合体汇合,然后把“快递”送到返回舱里,在这过程就是考验对接技术的时候了。


(交会对接效果图)

38万公里之外的月球轨道对接比近地轨道载人航天采用的对接技术难度更大,在月球轨道上对探测器的质量和空间都有着非常严格的控制。而且对接机构必须做到小而精,重量要非常轻,并且具备样品容器捕捉、自动转移等功能,对操作精度的要求也要高得多。

研究团队采用世界首创的抱爪式对接机构,当上升器靠近时,只要对准连接面上的3根连杆将抱爪收紧就能实现紧密连接。而捕获、校准、收拢、转移全部步骤都需要在21秒内完成,团队做了35项故障源,从启动到交会全是自动控制。样本转移后,轨道器和返回舱将带着样本从月球轨道转移到地球轨道,进入近地轨道后,轨道器和返回舱分离,最终返回舱以打水漂的方式返回地球。不过也有人指出,这同时也是人类最高的军事科学技术,有着非常大的军事前景。

(上升器和轨道器分离)

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