“嫦娥”该如何优雅地返回地球

时间:2019-02-27       浏览次数:

  根据中国探月工程“绕”“落”“回”的盘算,或将于2019年发射的“嫦娥五号”将实现月面取样返回任务。“嫦娥”以什么姿态返回地球最为保险跟优雅?

  天津大学空间力学团队提出了一种斟酌月壤颗粒被羽流破坏扬起以及真空环境下月壤颗粒之间碰撞、扩散及双向能量耦合的新计算方式,揭示了羽流和月尘之间相互作用的力学法令。这种办法不仅适用于连续区域,也实用于非持续区域的月壤颗粒计算,较为准确地模拟了羽流与月壤颗粒彼此作用的进程。

  空间力学团队在“着陆器姿态及牢固性分析”中,完成了登月着陆器返回地球大气层后的姿态及稳定性分析,验证了各导航敏感器的静态和动态性能。对登月着陆器发动机喷管返回地球大气层后的各种姿态进行了二维和三维建模和数值仿真,并且模拟打算了登月着陆器发动机在不同高度工况下的推力、比冲等特点参数,与热空间力计算结果进行了比较,为登月着陆器返回地球大气层后的姿态及稳定性供应参考数据。这一研究将用于“嫦娥五号”和未来“嫦娥六号”的研制。

  从2019年1月3日着陆月球到1月11日和“玉兔二号”实现两器互拍,我国“嫦娥四号”探测器圆满完成此次登月任务。作为世界首个在月球反面软着陆和巡视探测的航天器,“嫦娥四号”此次着陆堪称是“盲降”。

  然而,月球上的土壤是什么样的?这在很大程度上决定了“嫦娥”采用何种方法在月球保险着陆。在登月前,用什么材料才华模拟出最“切实”的月壤?

  天津大学教养崔玉红跟王建山的空间力学团队在羽流与月壤彼此作用、模仿月貌区、稳定性实验面,以及“嫦娥”着陆器姿势及稳固性剖析和着陆面力学环田地笔试验等方面做了大量工作,陆续辅助“嫦娥三号”及“嫦娥四号”顺利登月。大批成果也将应用在预计2019年年底发射的“嫦娥五号”以及2020年前后履行的火星探测计划中。

  由于问题的复杂性及计算条件、措施的限度,相关的计算问题,上个世纪60年代美国阿波罗登月时被提出来,始终不被清楚地解决。直到上个世纪80年代开始有学者陆续提出了一些计算方法,但都存在一定的局限性。天津大学空间力学团队首次采取该流固耦合的方法分析真空环境中月壤颗粒的运动,所得数值计算结果与美国阿波罗11号实测数据基本吻合。

  前沿?速递
  “嫦娥”该如何优雅地返回地球

  中国青年报?中青在线记者 胡春艳 通讯员 刘晓艳 来源:中国青年报

  不久前,我国公布首次火星探测义务将于2020年前后实行。天津大学空间力学团队目前正承担着模拟火星土壤等的部分工作,为2020年火星探测任务助力。

  与此同时,空间力学团队也对“嫦娥”着陆面力学环地步面进行多次着陆冲击试验,验证了单机加速度力学条件的正确性;试验后太阳翼、定向天线、转移机构等发展机能畸形;OSR(户外、生存、求救)、电池片考试不破损;推进系统、热管等漏率指标满足要求实现了着陆冲击试验中着陆床地面研制等。

  空间力学团队通过数值分析选定了可能模拟月球土壤的试验材料。团队通过大量试验,判断可用于模拟月壤材料的试验备选资料,采用大变形多少何关系,考虑弹性和塑性变形,及有摩擦接触等因素,通过数值盘算,模拟在着陆腿底部冲击力作用下各种备选材料在着陆过程中的受力和变形。分析各种备选材料的受力和变形特色,依据试验技能恳求,优化选定能够模拟月壤的适用材料。

  最后,团队研制了悬停避障缓速下降试验用月面,根据月面对微波和激光以及光学敏感器的反射特征要求,模拟月面多种地形,包括石块、凹坑、坡度等,研制并完成模拟月貌区的试验研讨和数值仿真。

  针对落地时“嫦娥”的着陆腿底部选用什么材料才更稳定的问题,团队基于地面仿真试验的请求,模拟六分之一地球重力的边界前提,通过科学的力学分析为“嫦娥”选定一双最舒畅的“鞋”供给重要参考。

  对人类完全陌生的月球背面,风大不大?地平不平?泥土松软不松软?将来的“嫦娥五号”以什么样的姿态返回世间更安全、优雅?这些都是科研人员需要对“嫦娥”悉心关照的细节。

  月球真空环境下,高速高温的发念头喷流向外部真空环境膨胀、扩散,形成羽毛状流场 ,称为“羽流”。羽流能引起月尘大面积扩散和离子沾染,重大时会影响着陆器的平安着陆。“嫦娥”在月球环境着陆中,羽流和月尘之间的作用如何实在再现?