电竞app

返回主页 Sun
您当前的位置是 :首页> 科技要闻
|

为什么发射“天问一号”非“胖五”莫属

作者:  付毅飞   文章来源: 科技日报   发表时间:2020-07-23    点击量:

 

 中国首个火星探测器发射升空

  一、为什么发射“天问一号”非“胖五”莫属

  简单来讲,就是火星很远,探测器很重,只有“胖五”才能把它送过去。

  发射深空探测器,需要运载火箭提供足够的发射能量,使探测器获得足够大的初始速度。在分离速度确定的条件下,重量越大的探测器,所需要的发射能量也越大。

电竞app  我国即将发射的“天问一号”探测器由环绕器(也叫轨道器)、着陆器和巡视器(又叫火星车)组成,重量达到5吨左右,需要由运载火箭先送入地火转移轨道,才能“飞奔”至火星。

  在“胖五”问世之前,当时发射深空探测器能力最强的长征三号乙火箭,可以将2吨左右的探测器送入地火转移轨道,而“胖五”的地火转移轨道发射能力超过5吨。因此,发射“天问一号”这样的火星探测器,只有“胖五”能够胜任。

  二、“胖五”如何把探测器送去火星?

  “胖五”将首次飞出11.2千米/秒的第二宇宙速度,托举“天问一号”火星探测器完全脱离地球引力,进入地火转移轨道。随后“胖五”功成身退,火星探测器将独自奔向火星。

  第二宇宙速度也称为逃逸速度,达到这一速度的航天器将成为围绕太阳运行的人造行星。“胖五”与探测器分离时,火箭末级的速度将超过第二宇宙速度,成为人造行星。对于探测器而言,“胖五”提供的发射能量(分离时探测器动能和势能的总和)将是它飞往火星的主要能量来源。这场漫长的奔火之旅,约历时7个月的时间,期间探测器还需要经过中途修正,修正轨道偏差。

电竞app  探测器到达火星附近时,将实施制动“刹车”,被火星的引力场所捕获,进入周期约10个火星日的环火椭圆轨道,再择机实施轨道机动,进入周期约2个火星日的椭圆停泊轨道,完成着陆区预先探测和着陆点调整后,择机释放着陆巡视器。环绕器随即进行轨道调整,进入中继通信轨道。

  着陆巡视器与环绕器分离后,进入火星大气,通过气动外形、降落伞、反推发动机等多级减速和着陆腿缓冲,软着陆于火星表面。随后巡视器与承载平台分离,在火星表面开展巡视科学探测。

  三、 “胖五”发射后的残骸如何回收?

电竞app  运载火箭将卫星或飞船发射送入太空,是一个自我牺牲的过程:“肢体”完成加速使命,一节节地分离之后,有的进入更遥远的太空,有的坠入大海,有的坠落地面。火箭飞行过程中掉下来的部分称之为残骸。

  实际上,火箭残骸包括很多种类。

电竞app  部分残骸是在火箭发射后几乎马上就会重新返回地面,甚至在火箭刚开始呼啸震动时就开始“掉渣”“掉残骸”。这通常是保温泡沫或结的冰。

  大部分火箭的二级或三级往往会飞得更高,它们实际上已经进入了太空。如果星箭分离时处于低地球轨道,那么靠近大气边缘的气体足以造成阻力,拖拽着火箭二级不断减速、降低轨道高度,会在一段时间以后再入大气层。不过大家不用担心这部分火箭造成的威胁,它们进入大气层时速度很大,会与大气层空气剧烈摩擦而焚烧殆尽,宛如流星在天空中划出一道美丽的弧线。

电竞app  我们常说的残骸都是指火箭的大残骸,以我国载人航天所使用的“神箭”长征二号F运载火箭为例,在发射后三分钟内,火箭的逃逸塔、助推器、一级火箭、整流罩等重要组成部分会相继程序分离,由于上升的高度不高,很快就坠落回地面了。我国三大传统发射场——酒泉、太原、西昌都位于内陆,每次发射后都需要回收这一批残骸。

电竞app  火箭发射前一周,负责残骸回收的工作组就会奔赴“落区”。火箭的落区是经过轨道设计的,会避开城市、景区等人员密集地区和各种重点建筑、设施,大多选择在地广人稀的偏远山区或大漠戈壁。

  火箭升空前一小时,落区上空会响起防空警报,工作组将所有人全部疏散到空旷、开阔的场地,确保人员生命安全。火箭发射升空后,会做好对空观察,及时避让火箭残骸。

  火箭残骸划过天空,落入提前计算出来的预定区域。工作组会利用声音、定位系统、地形图等预判落点位置,并通过前方观察哨确认残骸具体落点,组织人员对残骸现场进行保护。残骸回收分队会第一时间赶赴残骸落点,组织技术人员将残骸上的火工品和剩余燃料进行清理,然后对残骸进行切割、分解、回收。

  不过,“胖五”却有所不同。中国文昌航天发射场位于海南省,我国新一代的大型中型火箭(“胖五”、长征七号火箭)就在这里发射。每次发射的火箭残骸直接坠入公海,不会造成任何的威胁,所以也就不用回收了。

 

视频编辑:指尖农科