聚焦“嫦五”,感受辉煌
2021-03-16周俊根
周俊根
编者按:2020年11月24日4时30分,文昌航天发射场,我国用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器,顺利将探测器送入预定轨道。嫦娥五号,由中国空间技术研究院研制,是我国探月工程三期发射的月球探测器,也是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器,是我国探月工程的收官之战。下面让我们一起跟随这几则新闻,聚焦嫦娥五号,感受我国科学技术的辉煌成就。
(一)嫦娥五号何以稳稳落月
冯 华 余建斌 喻思南
在经历了一周的地月转移、近月制动、环月飞行后,嫦娥五号探测器于12月1日23时11分降落在月面预选着陆区。与嫦娥三号、四号相比,嫦娥五号的落月过程有何不同?用到了哪些“神器”?
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确保“选址正确,落得准确”
嫦娥五号的落月过程经历了主动减速、快速调整、接近、悬停避障、缓速下降和自由下落段,看似轻松的平稳降落背后,蕴藏着众多科研人员的智慧和积淀。
嫦娥五号探测器总研制单位中国航天科技集团五院有关负责人介绍,嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”的过程。相较于嫦娥三号、四号,嫦娥五号对于着陆点的位置精度和平整度的要求是空前的,需要着陆区域内既没有太高的凸起,也没有太深的凹坑,坡度要符合任务要求。可以说,落月的过程就是边飞行边找寻落点。
为了实现“选址正确,落得准确”,专家介绍,嫦娥五号采用了中国航天科技集团五院502所已在嫦娥三号和四号上应用的“粗精接力避障”的方式,即在制导导航与控制(GNC)系统的指挥下,着陆器和上升器组合体先大推力反向制动快速减速,然后快速调整姿态并对预定落区地形进行拍照识别,避开大障碍,实现“粗避障”。之后,组合体在飞到距离月面100米时悬停,并再次对选定区域精确拍照,实现“精避障”,再斜向下飘向选定的着陆点,在移动到着陆点正上方后开始竖直下降,到距离月面较近时关闭发动机,利用着陆腿的缓冲实现软着陆。
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保证探测器不翻倒、不陷落
落月的关键在于平稳。嫦娥五号着陆上升组合体在落月时,撞击月面会形成较大的冲击载荷,必须设计相应的着陆缓冲机构,保证探测器不翻倒、不陷落,这是落月的技术难题之一。
专家介绍,着陆缓冲机构,通俗地说就是嫦娥五号的“腿”。
这4条缓冲、支撑一体化的“腿”可不一般。着陆缓冲机构具有完全自主知识产权的“偏置收拢、自我压紧”式方案,保证了收拢简单、展开可靠,解决了着陆缓冲、着陆稳定性等多方面的问题。
与嫦娥三号的着陆缓冲设计方案相比,由于任务难度增加,嫦娥五号任务的着陆缓冲能力要求提高了30%,但机构重量指标却减少了5%。研制团队反复研究,每次修改完设计后,一旦发现新的减重突破口,又毫不犹豫地推翻重来,最终成功满足了设计指标,确保了嫦娥五号稳定可靠地完成与月球的亲密拥抱。
搭载“外脑”“外眼”
既节约成本又减轻重量
在嫦娥五号的落月过程中,还有两个精妙的设计。一是虽然表面上看是着陆器“背着”上升器软着陆到了月面上,但实际上,整个落月过程中,着陆器都借助了“外脑”和“外眼”——分别是上升器月面起飞时要用的“最强大脑”中央控制计算机和通过“看星星”确定自己姿态的星敏感器,这是设计人员根据“上升器全程陪同着陆器”的实际想出的妙招,既节约成本又减轻重量。
二是由于距离月面较近时主发动机激起的月尘会污染星敏感器,影响上升器月面起飞,科研人员专门设计了盖子,在距离月面一定的高度时把星敏感器的镜头盖起来,待落月之后月尘散去再通知星敏感器把盖子打开,这一睁一闭之间,着陆器和上升器组合体已经顺利着陆在月亮之上了。
(选自《人民日报》2020年12月2日,有删节)
【阅读训练】
1.这则新闻的第一段告诉我们什么新闻事件?
2.嫦娥五号对于着陆点的位置的要求是什么?
3.请根据语段内容将新闻中的小标题补充完整。
4.嫦娥五号探测器搭载的“外脑”“外眼”分别是什么装置?
(二)嫦娥五号在月表展示国旗
胡 喆
新华社北京12月4日电 旗开月表,五星闪耀。经过科研团队的数据接收和处理,4日下午,国家航天局公布了探月工程嫦娥五号探测器在月球表面国旗展示的照片。这是继嫦娥三号、四号任务后,五星红旗又一次展现在月球表面,同时也是五星红旗第一次月表动态展示。
与嫦娥三号、嫦娥四号以及玉兔月球车上的国旗采用喷涂方式不同,嫦娥五号携带的国旗是一面真正的旗帜,重量仅12克,需要在1秒钟内完成展示动作。
一面登上月球的国旗,必然蕴含着十足的科技含量。国旗展示系统技术负责人程昌介绍,科研团队在选材上花费的时间就超过一年,挑选出二三十种纤维材料,然后通过一系列物理试验,最终决定采用一种新型复合材料,既能满足强度要求,又能满足染色性能要求,还能保證国旗卷起时在正负150摄氏度温差环境下不会粘连在一起。
嫦娥五号上的国旗能够在月面实现独立展示,主要依靠国旗展示系统辅助。国旗展示系统布置在嫦娥五号着陆器舱外,环境条件恶劣,来自中国航天科工集团的研制团队十年攻关,从系统设计、材料选用、加工工艺等各个方面进行大胆创新和科学验证,一一攻破国旗月面展开难题,圆满完成了这一光荣的任务。
(选自《人民日报海外版》2020年12月5日)
【阅读训练】
1.请用一句话简要概括这则新闻的主要内容。
2.嫦娥五号与嫦娥三号、四号国旗展示方式不同在何处?
3.下面语句运用了什么说明方法?其作用是什么?
科研团队在选材上花费的时间就超过一年,挑选出二三十种纤维材料,然后通过一系列物理试验,最终决定采用一种新型复合材料……
4.新闻最后一段主要告诉我们什么信息?
(三)嫦娥五号如何在月面顺利“挖土”
張 蕾 庞 丹
2020年12月2日22时,经过约19小时的月面工作,嫦娥五号探测器顺利完成我国首次月球表面自动采样,并将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。
作为嫦娥五号探测任务的核心关键环节,月球表面自动采样封装颇为引人注目。在这个阶段,嫦娥五号在选定区域着陆月面后,开始使出浑身解数采集月壤。为此,来自航天科技集团五院的设计师们采用表钻结合、多点采样的方式,精心设计了两种“挖土”模式——钻具钻取和机械臂表取。
据研制团队的工作人员介绍,首次月面采样困难可不少:“首先,采样装置为全新研制,技术新、难度大,需要考虑飞行任务以及探测器的测控、光照条件、电源、热控等各种约束;其次,采样期间面临月面高温的工作环境,同时采样任务时序紧张、机构动作多、不确定因素多;最后,着陆器着陆后不能移动,钻取采样装置正下方的地面到底是松软的土壤还是坚硬的岩石,都影响着采样计划。”
为确保首次月面采样任务顺利完成,嫦娥五号探测器研制团队多措并举,不仅对月面采样过程进行联合设计分析,确定先钻后表、器地协同的工作程序,以及器上操作、地面测控和地面物理验证三位一体的飞控模式,而且设计了遥控、预编程和半自主三种工作模式,确保采样过程的可靠性。
接下来,经月面起飞、月球轨道交会对接、月地转移和再入回收等过程,嫦娥五号会将月球样品带回地球。
(选自《光明日报》2020年12月4日)
【阅读训练】
1.标题中的“挖土”具体指的是什么新闻事件?
2.设计师们精心设计了哪两种“挖土”模式?
3.第三段中记者引用工作人员话语的目的是什么?
4.新闻中加点词“多措并举”的具体措施有哪些?
(四)中国太空探索的又一里程碑
曲 颂 方莹馨
12月3日,中国探月工程嫦娥五号上升器点火起飞,携带月壤进入预定环月轨道,成功实现中国首次地外天体起飞。此前,嫦娥五号探测器经过约19小时月面工作,顺利完成月球表面自动采样。多国媒体高度关注这一重大航天工程,认为其成功实施对于航天领域各项研究与国际航天合作具有重要意义。
英国《自然》杂志刊文指出,嫦娥五号提取样品是自1976年苏联成功完成“月球24号”无人探测任务以来的首次采集月球样品尝试。
巴西《圣保罗州报》网站写道,中国发起了一项雄心勃勃的任务,40多年来首次从月球表面带走物质,这项任务可以增进人类对月球和太阳系起源的认识,“是中国太空探索的又一里程碑”。
近日,欧洲航天局连续在社交媒体上为嫦娥五号太空之旅点赞,并在官网发表介绍文章。文章称,在嫦娥五号发射后的两个关键阶段,欧洲航天局使用其位于南美洲的库鲁航天中心和位于非洲的马斯帕洛马斯航天基地,为探测器提供数据传输中继服务,“很高兴我们的观测网络为这一激动人心的探月活动提供支持”。
欧洲新闻台报道援引对英国伦敦大学学院物理天文系迭戈博士的采访时表示,中国探测器对月球表面土壤进行采样,这将帮助人类更好探究月球、太阳和宇宙起源。
英国广播公司报道援引英国曼彻斯特大学凯蒂·乔伊博士的观点说,嫦娥五号采集的新样品会加深对月球火山史的认知。
法新社援引美国哈佛—史密森天体物理学中心天文学家乔纳森·麦克道尔的话说,这项任务具有前所未有的挑战,尤其使用了多项创新技术。
美国《国家地理》杂志文章写道,嫦娥五号收集最“年轻”的月壤,将帮助科学家探索月球历史的奥秘。这是中国探月计划中令人期待已久的一个章节。中国在探索月球的全球新时代迈出了大胆的一步。报道还援引乔治·华盛顿大学空间政策研究所名誉教授、太空历史学家约翰·洛格斯登的话说,嫦娥五号任务也为未来机器人在其他行星上执行任务奠定了基础。
南非《星报》发文表示,飞天梦承载着人类美好憧憬,与人类历史一样悠远,其中月球是飞天梦的重要载体。嫦娥五号探测器的一系列成功,是中国探月工程迈出的铿锵一步,是一项辉煌灿烂的成就。
荷兰最大的科普新闻网站“科学家”报道称,除了探月工程,火星探测计划也在进行,中国航天一直在努力前进,期待中国航天带来更多惊喜。
(选自《人民日报》2020年12月5日)
【阅读训练】
1.请对这则新闻的标题作简要赏析。
2.请用新闻中的一句话概括这则新闻的主要内容。
3.这则新闻在结构上有什么特点?
【参考答案】
(一)《嫦娥五号何以稳稳落月》 1.嫦娥五号探测器于12月1日23时11分降落在月面预选着陆区。2.需要着陆区域内既没有太高的凸起,也没有太深的凹坑,坡度要符合任务要求。3.制导导航与控制系统、着陆缓冲机构。4.“外脑”“外眼”分别是上升器月面起飞时要用的“最强大脑”中央控制计算机和通过“看星星”确定自己姿态的星敏感器。
(二)《嫦娥五号在月表展示国旗》 1.嫦娥五号在月表展示国旗。(或:国家航天局公布了探月工程嫦娥五号探测器在月球表面展示国旗的照片。)2.嫦娥三号、四号采用喷涂方式展示国旗,嫦娥五号携带的国旗是一面真正的旗帜。3.列数字。通过具体数据说明科研团队在选材上花费的时间之长,挑选材料之多,突出研究之不易。4.嫦娥五号上的国旗能够在月面实现独立展示,主要依靠国旗展示系统辅助,并简要介绍其研发过程。
(三)《嫦娥五号如何在月面顺利“挖土”》 1.嫦娥五号探测器顺利完成我国首次月球表面自动采样,并将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。2.钻具钻取和机械臂表取。3.说明首次月面采样困难较多。4.一是对月面采样过程进行联合设计分析,确定先钻后表、器地协同的工作程序,以及器上操作、地面测控和地面物理验证三位一体的飞控模式;二是设计了遥控、预编程和半自主三种工作模式,确保采样过程的可靠性。
(四)《中国太空探索的又一里程碑》 1.“中国太空探索的又一里程碑”,是国外媒体对中国嫦娥五号探月工程的评价,以此为题点明嫦娥五号探月工程的重大意义,也说明中国的探月工程技术获得国际的好评。2.多国媒体高度关注这一重大航天工程,认为其成功实施对于航天领域各项研究与国际航天合作具有重要意义。3.运用“总分”结构形式行文,新闻主体部分列举众多国外媒体对中国嫦娥五号探月工程的报道和评价。