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取样后上升对接的难度有多高?相当于在月球上空搞反导!

2020-12-4 42 12/4

嫦娥5号已经稳稳当当的落在了月球表面预定位置,而且已经在准直播中完成了钻探取样和更多点的月面挖掘。未来几天里剩下的工作,就难度最大,也是最激动人心的从月面携带包装好了的样品再次起飞,并且在轨道上与等候几天的轨道器完成精确对接,交接样品后再加速返回地球。这种从静止速度基本为零,再次起飞加速并对接的操作是全过程中操作最复杂的部分。也是半个世纪以来,再没有在月球上出现过超高难度动作。要瀚海狼山(匈奴狼山)来说,这相当于在完全无人干预的条件下,从月球表面起飞,完成一次月球精确中段反导行动。因为中段反导不仅仅包括相互对飞或者直接上升的碰撞式,也包括同轨道同向飞行的逐渐靠拢的渐进式。中段反导在地球上已经不罕见,但是无人对接或者无人“反导”,

还是在月球上空,这难度就是史诗级的了。任何对接或反导都需要确保不差哪怕万分之一秒。而地球和月球之间的无线电控制和反馈信号一个来回就需要2秒以上。因此地球上发出的任何对接控制信号都是严重过时,基本都是无用的。这次对接就必须完全依靠嫦娥5号不同部分都具备的计算机和感应系统全自动进行。我们知道,所有航天器对接,都需要首先知道目标的轨道参数,然后清楚自己起飞后的轨道参数。那么从月面开始起飞后的上升段,是如何知道轨道器的飞行参数,以及她自己是如何寻找对接轨道和进行精确导航呢?实际上一直在环绕月球飞行的轨道器的参数,是通过轨道器上的导航系统随时往地球发动数据,加上地球上的大型射电望远镜对其进行跟踪定位确定的。当飞到月球背面,地面上看不到她,

但是鹊桥中继卫星仍可以继续接力信号。这些精确参数不断报给地面控制中心,地面控制中心再不断的把核心数据转发给已经落地挖土的落月器。这样落月器就基本知道轨道器的详细飞行参数。到了对接窗口期,落月器的下半段就成了发射架。而上半段开始起飞。起飞后的惯性导航起始点,就是落月器在月球表面的精确坐标。而中途的弹道修正,除了上升器上的惯导系统外,还有上升器上自带的星光导航系统。这种导航原理和洲际导弹的高端导航原理基本一致。最终上升器和轨道器轨道参数基本归于一致。两者逐步接近,再通过激光雷达完成全自动对接。当年的苏联月球取样系统根本无此能力,只能让上升段整体再飞回地球。重量大而效率低。那么当年的阿波罗有人飞船,上升段是如何和服务舱完成对接的?1960年代的电子管计算机绝对没有今天的自动对接计算控制能力。

当年不论载人落月还是上升,都是先大致确定一个轨道,起飞接近后通过航天员的目视观察,再手动操作上升段,完成对准和对接。这种飞行器自我平衡和对接方式甚至都不用电子计算机,只采用一战期间就有的机械计算机加多陀螺稳定系统就可以完成,相当于纯手动开太空拖拉机。和嫦娥5号的技术完全不在一个位面。

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