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為什麼長征五號火箭發射嫦娥五號要選在凌晨?
送交者: 三把刀 2020年11月23日19:34:44 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  從古至今,人們都知道月亮會在夜晚懸掛在我們的頭頂,而作為地球唯一的一顆非人造的天體衛星,一直以來人們對於月球形成的原因感到好奇,幾個世紀以來不斷有科學家提出假說。根據計劃,嫦娥五號於11月下旬登陸月球,在月球最大的月海風暴洋北緣的呂姆克山附近,並鑽取約2米深的月壤岩芯柱,共採取2千克重的月球土壤樣品。

  而護送嫦娥五號登月的正是有“胖五”之稱的長征五號運載火箭。“胖五”是我國目前起飛規模最大、運載能力最強、技術跨度最大的一型運載火箭,採用3型12台全新研製的大推力發動機,主發動機均採用無毒無污染的推進技術,實現液體運載火箭直徑由3.35米至5米的跨越。

  “胖五”身高約57米,起飛重量約870噸,是名副其實的“大力士”。它使我國現役火箭的運載能力提升2.5倍,可一次將16輛小汽車的重量送入太空。有了它,還能把更大更重的飛行器送到深遠的太空。

  從30多年前開始啟動論證,到20多年前開始預研,10多年前開始立項研製……“胖五”的成長已走過30多年時光。它創造性地使用“液氧煤油”“液氫液氧”低溫組合作為火箭發動機推進劑,起飛時發動機燃燒瞬間產生2000多攝氏度的高溫以及1000多噸的推力,相當於十幾分鐘翻越220多座珠穆朗瑪峰的高度,不斷突破來自“冰與火”的考驗。

  可以說“胖五”是中國航天名副其實的“夢想號”。那麼即將肩負着月球採樣返回的重大航天工程任務的“胖五”,為什麼要選擇凌晨升空?

  一是便於奔月軌道的設計。

  月球探測與火星探測一樣,都屬於深空探測,在火箭發射軌道設計上,要考慮到地月相對位置關係,因此相比通信衛星等發射任務,約束條件更多。對於此次發射“嫦娥五號”探測器,要在滿足地球與月球位置關係的限制、火箭射向和滑行時間的約束、探測器地月轉移時間、返回器再入航程等條件下,選擇最合適的發射時間,也就是確定火箭的發射窗口。經過綜合考慮,長征五號遙五火箭在凌晨發射最有利於奔月軌道的設計,可以滿足各種約束條件。

  二是減少太陽活動對於“嫦娥五號”的影響。

  “胖五”飛向宇宙的時候,正好是地球把太陽光直接遮蔽住,避免有太多太陽輻射對嫦娥五號的影響。太陽活動對於“嫦娥五號”來說是非常複雜和麻煩的,特別是其中爆發的太陽風會干擾其中的電子信號傳播,直接影響科研人員對嫦娥五號的操控。

  太陽活動

  三是晚上的天空雲層更少,有利於信號的傳播。

  航天發射工程並不是一件輕鬆的事情,不像飛機的起航一樣簡單。“胖五”發射更是一件極其複雜的事情,整個過程中要考慮到方方面面,才能保證“胖五”的成功起航。所以發射的氣候成為重中之重。在“胖五”發射之前的很多天,專家們都會對氣象進行深入的研究,確保發射的時間段是最佳的天氣狀況。凌晨天氣狀況比較穩定,基本不會出現突然的天氣變化,有利於“胖五”發射。

  雲層更少,也就代表雲層更薄,這樣的條件更有利於信號的傳播(其實雲層也會阻礙電磁波的傳播,影響科研人員對嫦娥五號的控制)。

  四是為了方便觀測。

  在凌晨發射“胖五”,可更好的利用望遠鏡等天文設備,將觀察到的發射情況來做出總結。如果是白天發射“胖五”的話,強烈的太陽光,使得天文望遠鏡無法看到“胖五”的具體發射情況,而凌晨的稀薄雲層更便於觀測。

  “遠望”號測量船隊乘風破浪,期盼中國聲音早日從月背傳來!

  青島測控站守護“鵲橋”靜候“嫦娥”

  歷次“胖五”飛出地球,“5、4、3、2、1,點火!起飛!”隨着“01”指揮員雄渾有力的口令,發控台主操作手果斷按下發射按鈕。伴隨着震耳欲聾的轟鳴,金黃色的烈焰從火箭底部噴涌而出,巨大的聲響震撼方圓數十里。在烈焰舉托下,“胖五“似離弦之箭、向天而去。來自天南海北測控點的一聲聲報告,接力護送着火箭的一次又一次壯美飛天。地面上的科研人員要對衛星進行實時跟蹤。

  由於凌晨整體的環境亮度都比較低,運載火箭噴射着火焰飛向太空的時候非常顯眼和突出,有利於地面的光學和測量設備跟蹤到目標,收集相關信息。“胖五”選擇在這個時候發射升空,讓地面的探測儀更好的跟蹤嫦娥五號,科研人員能夠比較明顯的看到嫦娥五號運行的軌跡。同時因為晚上的空氣比較涼爽,“胖五”的整流罩溫度可以更加低,這點也是科學的魅力。

  北京航天飛行控制中心嚴陣以待

  除了凌晨的氣象條件更加適合“胖五”發射,蓄電池容量是有限的,並非取之不盡用之不竭,所以“胖五”要飛翔宇宙還必須要有太陽的光照。凌晨發射“胖五”達到數萬公里之後,蓄電池就得以最大的光照夾角獲得源源不斷的光照能源,使蓄電池可持續的工作。

  連續突破月球環繞探測、月面軟着陸探測、月面巡視探測、近第二宇宙速度月地返回、月背探測等一系列世界級月球探測工程難題,不論是月球探測器發射數量亦或者質量,中國都毫無疑問是人類21世紀的探月先鋒力量。

  “嫦娥五號”登月設想圖

  接下來我們就翹首期待“胖五”護送嫦娥五號成功登月,帶回月壤,開啟九天攬月之旅!


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