“嫦娥五号”探测器为什么要在凌晨发射？

郑恩红

“月出皎兮，佼人僚兮”，古往今来，人类从未停止过对于月亮的幻想与叩问。

2020年11月24日凌晨4时30分，“长征五号”火箭以排山倒海之势将“嫦娥五号”探测器送入太空。根据计划，“ 嫦娥五号”探测器一路飞奔，登陆月球，然后在最大的月海——风暴洋北缘的吕姆克山附近挖土采样，并带回了地球。

凌晨4点半出征

“嫦娥五号”探测器为什么非得在黑漆漆的凌晨发射呢？原来，月球探测属于深空探测，地球和月球之间的相对距离在不断发生变化。因此，相比于通信卫星等发射任务，“ 嫦娥五号”探测器在火箭发射轨道设计上，要考虑的因素更多。

“发射‘嫦娥五号探测器时，要在满足地球与月球位置关系的限制、火箭射向和滑行時间的约束、探测器地月转移时间、返回器再入航程等条件下，选择最佳发射时间。”航天专家介绍说。

同时，太阳活动对于探测器的影响也不容小觑，尤其是太阳在黑子活动高峰阶段会产生剧烈爆发活动，即“太阳风暴”，其爆发时释放大量带电粒子形成的高速粒子流，严重干扰无线信号。“长征五号”火箭携“嫦娥五号”探测器在凌晨飞天时，地球恰好直接遮住了太阳光，使得“嫦娥五号”探测器省去不少麻烦和隐患。

此外，相比于别的时间点，凌晨的天气状态趋于稳定，基本上不会有突变，为火箭发射创造了好时机。与此同时，薄薄的云层不仅减少了信号传递阻力，还便于用天文望远镜等进行观测。

显而易见的是，在凌晨黑色夜幕的映衬之下，带着火焰尾翼的“长征五号”火箭就是夜空中最明亮而显眼的目标，地面的光学和测量设备在这样的条件下更容易跟踪到其飞行轨迹，这为科研人员提供了极大便利。

0、5、50

0、5、50，这是一组关于“长征五号遥五”火箭发射窗口的数字。所谓窗口，就是运载火箭发射比较合适的一个时间范围。这个范围的大小也叫做发射窗口的宽度，宽的以小时计，甚至以天计算，窄的只有几十秒，甚至为零。

据了解，“长征五号”火箭发射“嫦娥五号”探测器的窗口在2020年总共只有3天，11月有两天，12月只有1天，每次半个多小时。如果错过2020年的3天，就要再等一年。

2020年11月24日的火箭发射窗口只有50分钟。对于火箭而言，最重要的是如何才能在这50分钟之内把8.2吨重的“嫦娥五号”探测器送上天。

“嫦娥五号”探测器最理想的发射时间是11月24日凌晨4时30分。据了解，在50分钟的窗口宽度内，科研人员为“长征五号”火箭规划了5条轨道，在第一个10分钟内选择一条弹道，如果在第一个10分钟内没有发射，推到下一个10分钟，软件就自动选择另一条轨道。相当于在这50分钟的窗口期中，“长征五号”火箭可以选择5条路飞走。

50分钟内设计5条路线，主要是为了确保“长征五号”火箭8.2吨的运载能力。因为，在刚开始零秒发射的时候，火箭能够支撑8.2吨，但到50分钟的时候，很有可能被消耗得体力不支。“这个时候如果非要强迫走同一条路，可能就会绕远或者走不动。”航天专家介绍说。

窄窗口发射有多难

相比之下，窄窗口发射的挑战和压力明显更大。因为“长征五号”火箭是低温火箭，相比常规火箭来说，受到的影响因素很多，它的整个射前流程、射前动作都非常复杂。

比如，进入发射前负6分钟左右，各个模块的储箱才进行增压以及连接器脱落的操作。这意味着在发射前极其短暂的时间内，动作非常多，任何一个动作出现异常，都会导致火箭不能按照预定窗口发射。如果只采用一条轨道，当火箭出现异常并应急处置完，错过了窗口，没有可用的轨道，就没法执行发射任务。

因此，窄窗口多轨道是提高发射概率和发射可靠性的一个重要措施，即使发射前某个时段出现异常，能够及时应急处置，延迟几分钟，还可以有发射的机会。

本质上，能否确保零窗口发射取决于火箭系统的可靠性程度。“火箭进行设计的时候，就是瞄着高精度去的，不出问题才应该是常态。”航天专家说。