空间科学专家焦维新:嫦娥二号对火箭要求很高

2010年09月27日13:36 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号:T|T
关键词: 嫦娥一号 嫦娥二号 二次点火 月球着陆器 x射线荧光 空间探测仪器 月球样品 月球机器人

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运载火箭:速度控制非常重要

焦维新:说是比较容易,也比较简单,但是对火箭的要求比较高。我们现在把它放到200公里的一个停泊轨道,比如200公里的圆形轨道。然后我们再选择,假说是200公里的圆形停泊轨道,因为圆形轨道无所谓近地点、远地点。但是你要想奔向月球,你在哪个地方加速,你就相当于这个位置就是第一转移轨道的近地点。所以这个速度值对卫星什么时候达到月球影响比较大。

比如说如果你在200公里加速,最小的速度,或者最节省能量的速度是每秒10.916公里。如果达不到这个速度,到不了月球的轨道。我有一个数值,如果每秒10.916公里的话,到月球的时间时间是119.5小时。我飞行119.5小时以后,正好月球飞到那个位置上,我们再交汇、切入那个轨道。

如果我们在这个点的控制速度,控制在10.92、19.916,相当于加上0.04公里,达到月球的时间就是93.2小时,一下差那么多小时。如果我们是10.93公里,它用的时间就是85.9小时。如果再大一点,10.94公里,它用的时间是75.4小时,差了那么多。

月球围绕地球轨道运行,差那么多时间,月球已经跑了好几千公里。我们的速度值相差每秒,也就是说一二百米的量级,那就差很多。月球围绕着地球速度那么大,一分钟跑了很长,几个小时很远。假如你按照原来计划跑,你跑到那个地方,月球还没到这个地方。或者速度小了,跑的那个地方,就已经过了。

这个速度应当说,是由火箭加速的,一次就定型的。不像我们以前多次加速。所以对火箭的速度控制要求的非常高,但也不是说,我们一次速度有点误差就到不了月球了。我们飞行过程中,还有几次机动。比如说速度,按照理论计算到一定的时间,它速度应当达到多少,或者它应当到达什么地方。

但它没有到这个地方,我们觉着加速。或者说,它已经超过它预料的位置,我绕一下弯,你不能停下来。走点曲线路径,让它消耗点时间。这样有什么问题呢?宝贵的能量就消耗在轨道机动上了。到了月球以后,宝贵的燃料,在机动上消耗很多了。

所以从这看出来,通过这几个数据来看,对运载火箭速度控制的要求,那是非常严格的。对我们嫦娥三号丙这个模型,我们发射嫦娥一号的时候卫星、火箭,要求非常高。

运载火箭:点火一定要成功

问:目前咱们还们还解决不了,在太空中不仅仅是靠自身携带的燃料,可以利用一些太阳能什么的,作为它持续推进的动力?

焦维新:还不行,因为我们这个火箭的模式不是那样的模式。欧盟局搞过那个叫电火箭,用嫦娥的火箭,化学火箭,把它升入到围绕地球轨道以后,点燃电火箭,电火箭的加速度很小。但是虽然加速度很小,速度不断增大,围绕着地球轨道一圈比一圈大,一圈比一圈大。我们一般的化学火箭,几天就达到月球了。我们07年采取保险的办法,十几天到达月球,它得好几年达到月球。

问:太慢了。

焦维新:到地球引力平衡点以后,再做一个轨道机动,进入了月球的引力场的范围,我们称为引力球。做了轨道机动以后,它变成围绕着月球的卫星,它一圈比一圈小。它所以用那么长的时间,主要是为了验证电火箭的性能,跟我们的物理要求不一样。

所以从我方才举的具体的数据来看,确实对我们长征火箭速度的控制要求比较严格,这是一个。另外像我们长征三号的火箭,三级火箭都是液体火箭。一般来讲,像这种最后加速的时候比较机动灵活,用固体火箭,加一个固体火箭比较好。但是因为我们都是液体火箭,液体火箭的发动机,不是一般的燃料。所以它实际上三级火箭第一次点火以后,把它送入到停泊轨道上,它就关机了。关机以后,再什么时候加速的时候,它是二次点火,对运载火箭要求更高了。还是这级火箭,二次点火,就要求它的可靠性……

问:还得靠近它的位置。

焦维新:对,所以对火箭一是速度控制,二是点火一定要成功。如果二次点火不成功……实际上这次应该是对运载火箭部门提出新的要求。我们看似一个到月球方式的转变,但实际上控制技术方面,我们还是走的另一条路。

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