繼嫦娥探月工程一二三期、中國空間站、天問一號首次火星探測任務(wù)之后,在接下來的7年里,中國航天將繼續(xù)高歌猛進。
目前正在同步開展研制工作的探測器有,鵲橋二號中繼衛(wèi)星、嫦娥六號月背采樣返回探測器、天問二號小行星采樣返回探測器、嫦娥七號探測器、嫦娥八號探測器、天問三號火星采樣返回探測器、天問四號木星探測器,以及服務(wù)載人登月任務(wù)的新一代載人飛船、月面著陸器、CZ-10重型載人運載火箭、載人月球車、月面宇航服等。
上述探測器,隨便拎出來一個都堪稱世界級,而放眼世界,能同時獨立實施如此眾多世界級深空探測任務(wù)的國家,全球唯有一國:中國。
還記得兩年前,當(dāng)祝融號火星車成功登陸火星并開展巡視探測任務(wù)時,筆者就說,這是人類首次在兩顆地外天體同步開展巡視探測任務(wù)——祝融號火星車與玉兔二號月球車,這一盛況將在2028年再次重現(xiàn)。
嫦娥八號月球探測器與天問三號火星采樣返回探測器都計劃在2028年發(fā)射,天問三號的意義自是不必多言,一旦成功就是人類首次,而且其難度和意義絲毫不亞于昔日的阿波羅載人登月任務(wù),甚至更甚。
嫦娥八號同樣是一個重磅探測器,在此之前嫦娥六號將實現(xiàn)人類首次月球背面采樣返回任務(wù),嫦娥七號將是一個多器組合的多任務(wù)探測器,旨在對月球南極及月球全球進行著陸、巡視、飛越、遙感等深度探測任務(wù)。
嫦娥八號有多重磅?除去其任務(wù)價值的重磅,這個探測器本身也很重。
根據(jù)《國際月球科研站合作伙伴指南》披露,嫦娥八號相較于以往的嫦娥系列探測器將有兩項顯著不同的工程能力,即大承載貨物運輸及確保高精度月面著陸技術(shù)。
高精度月面著陸技術(shù)最早將由嫦娥七號率先驗證,因此嫦娥八號最為與眾不同的工程能力,就是“大承載貨物運輸”,也可以理解為“重載登月”,這意味著它將有一個能力更強,重量更重的著陸器。
有多重?以嫦娥三號為例,該探測器發(fā)射重量是3.78噸,但除去燃料的凈重并沒有這么重,是1.22噸,著陸月球后雖然還會有一些燃料剩余,但不是很多,也就是說嫦娥三號著陸月球的重量就是1噸級。
嫦娥四號是嫦娥三號的備份,重量相差不大,嫦娥五號也相對完整地繼承了嫦娥三號、嫦娥四號的月面著陸能力,雖然嫦娥五號著陸器承載的上升器重達769公斤,比嫦娥三號與嫦娥四號著陸器承載的130公斤月球車重的多,但這是基于著陸器減重與優(yōu)化登月下降程序?qū)崿F(xiàn),嫦娥五號著陸器與上升器組合體著陸月球的重量雖然比嫦娥三號、嫦娥四號略高,但也沒有超過2噸。
再看嫦娥八號,根據(jù)近日公布的《嫦娥八號任務(wù)國際合作機遇公告》披露,著陸器將攜帶一輛月球車、一臺作業(yè)機器人。
著陸器自身配置14臺國內(nèi)科學(xué)載荷,包括降落相機、地貌相機、月震儀、月表低頻電磁場探測儀、月壤剖面熱流測量儀、月基對地觀測輻射計、月基對地觀測面陣多光譜儀、軟 X 射線望遠鏡、小型陸生生態(tài)實驗裝置和原位資源利用試驗裝置;月球車配置全景相機、測月雷達、紅外光譜礦物分析儀、月表原位樣品分析與存儲裝置共計4 臺科學(xué)載荷。
著陸器在配置大量國內(nèi)科學(xué)載荷的同時還可向國際社會提供200公斤重量資源,這一重量數(shù)據(jù)甚至超過了玉兔二號月球車135公斤重量數(shù)據(jù),這些重量資源可以用于兩種類別的國際合作:
一種是國際載荷配置于著陸器開展月面原位探測,屬于單機級合作項目;另一種是由著陸器搭載,到達月面后可與著陸器分離,并獨立工作,比如月面機器人、月面飛行器等,此為系統(tǒng)級合作。
200公斤國際合作重量資源本身就表明,嫦娥八號著陸器具備搭載至少3輛玉兔二號月球車的能力,這也意味著著陸器自身規(guī)模相較于嫦娥三號、嫦娥四號、嫦娥五號的成倍放大。
另外,嫦娥八號著陸器攜帶的國內(nèi)月球車也有亮點,該月球車搭載的4臺科學(xué)探測載荷中有一臺“月表原位樣品分析與存儲裝置”,說明這輛月球車將可以挖取月壤,還有存儲月壤的裝置,這意味著它將配置機械臂,月球車的重量也將超越玉兔號、玉兔二號。
嫦娥八號著陸器配置的大量的國內(nèi)科學(xué)探測載荷、重量更大能力更強的月球車、全新的作業(yè)機器人、200公斤國際合作重量資源,這些都詮釋了什么叫做“重載登月”。
嫦娥五號、嫦娥六號、嫦娥七號、嫦娥八號的發(fā)射用運載火箭都是CZ-5,該火箭的地月轉(zhuǎn)移軌道運力8.2噸,其中嫦娥五號、嫦娥六號、嫦娥七號的著陸器設(shè)計基本是一脈相承,這三個探測器都是多器組合,都配置有獨立的推進艙,這使得著陸器規(guī)模受限。
嫦娥八號就完全不同了,雖然也是由CZ-5火箭發(fā)射,整器重量上限也是8.2噸,但根據(jù)公告披露,嫦娥八號將不再配置獨立的推進艙,探測器整器全部登月,這意味著嫦娥八號著陸器不僅要完成登月任務(wù),還將承擔(dān)地月轉(zhuǎn)移姿軌控、近月制動減速、環(huán)月姿軌控等任務(wù),燃料攜帶量不會少,這樣設(shè)計有一個好處,就是將重量資源最大限度聚焦登月。
想要實現(xiàn)重載登月,僅依靠大火箭是不行的,還需要在著陸器下降動力上下功夫。比如嫦娥五號著上組合體相較于嫦娥三號、嫦娥四號著陸質(zhì)量僅有略微上升,也不得不改變下降策略,將動力減速終點高度由3公里下調(diào)至2.5公里,目的就是盡可能通過7500N變推力發(fā)動機消減下降速度,降低后續(xù)階段的減速壓力,這也是大力出奇跡。
但這已經(jīng)是嫦娥三號、嫦娥四號動力下降方案的能力極限,嫦娥八號要想實現(xiàn)更大規(guī)模的月面著陸重量,動力配置就需要大變。
根據(jù)探月工程官方披露的嫦娥八號效果圖顯示,該著陸器底部有兩個噴管,說明它可能配置了兩臺7500N變推力發(fā)動機,合計總推力高達15000N,將為嫦娥八號的重載登月任務(wù)提供澎湃的下降動力。
7500N變推力發(fā)動機是我國窮十年之功打造的地外天體登陸用金牌動力,目前已經(jīng)成功實施4次地外天體登陸任務(wù),包括3次月球登陸與1次火星登陸,成功率高達100%,該型發(fā)動機可在16%至110%推力之間實現(xiàn)大范圍推力變化。
嫦娥八號任務(wù)將是7500N變推力發(fā)動機首次并聯(lián)組合使用,這一組合還將奠基載人登月,計劃2030年實施的載人登月任務(wù)中,搭載航天員登陸月球表面的“月面著陸器”的下降動力也是多臺7500N變推力發(fā)動機并聯(lián)(4臺),嫦娥八號可為此驗證多發(fā)并聯(lián)的工況可靠性。
此外,嫦娥八號著陸器配置的太陽能電池板呈豎直展開狀,說明其著陸位置可能是月面高緯度區(qū)域,以適應(yīng)當(dāng)?shù)剌^低的太陽高度角。
公開的官宣PPT還表明嫦娥八號著陸器有吊機裝置,可能是用于作業(yè)機器人的月面部署。
嫦娥八號重載登月能力的突破,不僅可以為載人登月任務(wù)驗證關(guān)鍵技術(shù),還將為后續(xù)國際月球科研站的建設(shè)提供一套全新的地月轉(zhuǎn)移與月面到達運載工具。
特別聲明:以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布,本平臺僅提供信息存儲服務(wù)。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.