月球探测器靠什么控制(月球探测器那些事)

为什么不能成为勘测器?

创造历史的“快递小哥”,嫦娥五号上升器成功“交货“之后,与返回器再次分离,现已受控落在月面指定地点,目的是避免成为太空垃圾,影响人类今后的探月任务。

月球探测器靠什么控制(月球探测器那些事)(1)

前几天还有报道说上升器的燃料仍然充足,大家都感觉应该可以再做一些事,没想到这么快就功成身退,结束了它短暂辉煌的一生。

感慨之余,不少朋友就有个疑问,为什么不把上升器设计成一个月球勘测器?送完货顺便可以环绕月球进行探测,至少能拍些照片也好啊,这不是一举两得吗?

月球探测器靠什么控制(月球探测器那些事)(2)

专注做好一件事

原因有不少,主要就是中国航天从没有从月面发射过上升器,也没有执行过月轨无人自主对接以及转移月壤的任务。为确保成功,上升器的角色定位必须单一化。

上升器承担的核心任务,就是把挖到的2公斤月球土壤,转送至返回器。说起来很简单,其实充满了风险。

比如从月面起飞,没有常规的发射架。

月轨交会对接,需要自主控制完成。

转送月球土壤到返回器,这也是世界首例。

任何一个细节出现纰漏,都有可能前功尽弃,为了尽可能提高成功率,避免意外发生,科学团队就预先为上升器准备了足够的燃料,包括1台3000N的主发动机,以及20台用于姿态控制的小发动机。

当上升器在整个过程中出现意外偏差时,足够的燃料让上升器还有机会调整。

月球探测器靠什么控制(月球探测器那些事)(3)

上升器其实就相当于一枚小型火箭。我们知道,在一枚火箭的重量中,燃料往往会占到90%甚至更多。为了保证燃料充足,其余能携带的东西就很少。

这点与纯粹的月球轨道勘测器不同。月球轨道勘测器通过火箭从地球运送到地月转移轨道之后,只需要准备少量燃料进行轨道校正以及近月制动,进入环月轨道之后,依靠惯性即可绕月飞行,因此可以携带很多设备。

美国月轨探测器

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LRO

以美国的LRO月轨勘测器为例,干重量1018公斤,其中燃料重量有898公斤。

携带的科学仪器包括宇宙设备望远镜,红外滤波辐射仪,中子探测器,激光测高仪,月轨勘测照相机以及合成孔径雷达。

其中最重的是中子探测器,25.8公斤,最轻的是宇宙射线望远镜,5.4公斤。

此外还有太阳能电池板和锂离子蓄电池。

这大概就是一个月球勘测器的组成。

最保险的设计

月球探测器靠什么控制(月球探测器那些事)(5)

采样后月面起飞

我们再来看嫦娥上升器。除了一台主发动机以及20台小发动机之外,上升器安装了雷达应答机和通讯天线组,以便响应轨道器的召唤和地面远距离的测控。

为支持这些设备正常运转,还要安装小型太阳能电池板和锂离子蓄电池。

此外剩下载荷就是尽可能多装点月球土壤,几乎无法装其他设备了。

如果要变成勘测器,即便是只增加一台照相机,也少不了其他配套。比如太阳能电池板以及蓄电池得升级,以满足长期工作的需要,不然能量不够也没什么用。

这样上升器的整体设计会有较大调整,严重影响“送货”的主业。

月球探测器靠什么控制(月球探测器那些事)(6)

总结

在设计之初,嫦娥五号上升器就注定只能是一个运输工具。因为运送月壤的工作实在太重要了,必须全力以赴,心无旁骛地“送货”。每增加一个细节,风险都有可能成倍增加。当然,也因为这是中国第一次执行上升、对接、交货的任务,也许随着探月经验的逐步积累,今后类似的上升器也可以顺便成为一个勘测器。

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