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在经过6天等待后,嫦娥五号轨道器和返回器组合体今天终于实施了第一次月地转移入射,还需要一次机动就正式返程。等这么久,和发射时一样,主要因为等最佳发射/返程窗口问题
诸多原因:1.月球轨道平面和地球不重合,且距离地球在36到41万千米之间变化,尽力等最佳几何关系;2.月球公转一周28天,地球自转1天,要考虑离开地球时星下点/抵达地球后落点,测控几何关系;3.推进系统发动机推进能力、多次启动能力和滑行能力等;4.太阳干扰、空间天气等测控条件;5.最节省推进剂/最高成功率的轨道设计条件;等一系列因素。
这些条件能满足最好,能大幅降低火箭发射难度,然后进一步降低探测器机动难度,一步一步传导,最终确保任务成功率。例如嫦娥五号发射时,今年仅有3天最佳,其中之一就是发射时的11月24日,且采取“窄窗口多轨道”方案,在凌晨4-5点那个窗口的50分钟内,有5条最佳轨道、各间隔10分钟,长征五号火箭完美抓住了首个也是最佳方案。随后,由于火箭发射极其完美,入轨精度极高,嫦娥五仅仅进行了极小的两次轨道修正就顺利抵达月球,例如各发动机工作2秒钟、6秒钟的机动,更多是为了测试发动机在深空中性能了。节省了不少推进剂,也确保了后续的顺利。
同理,从月球返回,通过多耐心等一下,抓住最好窗口,让嫦娥五号轨道器、地面测控/回收系统等达到最佳工作条件,是最好的情况。反正是无人探测任务,等几天真无所谓的,嫦娥五号实现了这么多不可思议的重大突破,马上最后一步了,成功率最重要。
当然,如果是载人任务、人/生命维持系统坚持不了那么久,或者火箭、飞船推进系统足够强力,类似阿波罗登月,那就不要考虑这么多了,速去速回。但那样会对全系统要求大幅提升,阿波罗登月共17次任务、其中6次载人登月,花掉了2000亿美元(换算到今天)。
嫦娥单任务花费大多是一公里北京地铁、甚至更少的级别,性价比极高的背后,是航天人各种聪明才智在最低成本的情况下,将火箭、探测器能力发挥到最大化,确保成功率。目前,每一个嫦娥任务,一、二、三、五-T1、鹊桥、四、五,都非常成功。
嫦娥五号马上回来了,预计持续23天的任务即将华丽谢幕,一路顺利!
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