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嫦娥五號返回,四子王旗着陸場首迎外星來客

由 公松臣 發佈於 科技

嫦娥五號軌道器和返回器組合體經過兩次月地轉移入射和三次軌道修正,回到地球附近。圖/國家航天局

新京報訊(記者 倪偉)據國家航天局消息,12月17日凌晨,經過23天奔月之旅的嫦娥五號返回器,將重返地球,在內蒙古四子王旗着陸場降落。返回器內,裝載着人類44年來首次採回的2千克月球樣本。

這樣的場面,四子王旗已經非常熟悉。我國11次神舟飛船返回艙都在此着陸,14人次的航天員從四子王旗踏上回家第一步。

位於內蒙古中部阿木古郎草原腹地的四子王旗,人煙罕至,覆蓋着茫茫草原和白雪,因為航天器返回“母港”的身份而聞名於世。神舟與嫦娥回家,為何選在了這片陸地?

嫦娥五號着陸區為神舟返回艙16倍

為了迎接嫦娥五號返回器,四子王旗提前多天就在等待。

據報道,嫦娥五號返回前,搜救回收大隊在冰雪的夜間進行了近30次着陸區地形勘察,開展了3次夜間搜索回收專項訓練、1次積雪暗夜極寒條件搜索回收演練、3次全系統綜合演練。

“在歷次神舟飛船返回任務中,四子王旗着陸場系統都表現得很好,可以説是經驗豐富。”航天技術專家、空氣動力學家黃志澄説。

不過,與神舟飛船返回艙相比,嫦娥五號返回器體積只有其約1/7,着陸面積卻是其16倍。在冰天雪地的夜間尋找如此小的目標,難度比飛船返回艙回收更高。

返回地球的航天器,包括載人飛船返回艙、無人採樣返回器、返回式衞星,以及近年來越來越多的可重複使用火箭。

航天器返回的着陸場設在何處,各國有不同選擇,主要取決於地域和技術條件。

美國有廣闊的領海,發射場也都在沿海地帶,因此以海上着陸為主。不僅航天員總是乘坐返回艙濺落在海上,近年來SpaceX的可重複火箭返回,也越來越多落在海上平台。

而俄羅斯與中國都選擇了陸上着陸場,俄羅斯的着陸場在拜科努爾發射場東北的哈薩克斯坦草原上,中國的主着陸場位於內蒙古的四子王旗。

從神舟一號開始,20餘年間,四子王旗已經成功回收過11個神舟飛船的返回艙,迎接了14人次航天員回到地球。其間,還回收了探月三期試驗器、返回式衞星等航天器,可謂身經百戰。

黃志澄説,為了迎接航天器返回,需要一系列指揮、測控、跟蹤等設施,以及搜尋隊伍的支持,四子王旗着陸場已經有了成熟的隊伍和技術。此次嫦娥五號返回,就用上了這一套系統。

2014年11月1日,探月三期再入返回飛行試驗返回器在內蒙古四子王旗預定區域着陸,這次試驗為嫦娥五號驗證了返回技術。圖/國家航天局官網

主着陸場為何選中四子王旗?

海上與陸上着陸各有優勢,海上着陸對陸地人口、建築、生態威脅較小,海面也能緩衝返回艙着陸的衝擊力。

黃志澄曾參與中國載人航天工程的研究論證,他向新京報記者回憶,早年中國做載人航天論證時,曾考慮過海上着陸方案,但由於當時中國海上搜救力量不足,最終放棄。

對陸上着陸場的要求,不僅是空曠而已,還需要一些必備條件。黃志澄介紹,航天器返回的時候,有自己的固定路線。而且一般來説,返回艙的機動能力有限,自主“變道”的空間較小。因此,返回場應該儘量選在航天器軌道的下方,內蒙古就是返回艙、返回器軌道經過的地方。

航天器返回有一定的危險性,着陸區域一般要地勢比較開闊、人口較少、建築物密度小,不至於發生危險。四子王旗的地表足夠堅硬,沒有大的河流,能保證航天器不會陷入泥中或掉進水裏。另外,四子王旗還有氣候上的優勢,常年乾燥少雨,晴天較多,氣候穩定。

“還有一點也很重要,就是四子王旗與酒泉衞星發射中心相對來説不是太遠,如果未來航天器可以重複利用,拉回到發射中心也會比較方便。”黃志澄説。

我國着陸場系統首任總設計師曾透露,在主着陸場遴選的早期,根據飛船軌道傾角,河南開封至駐馬店以東長約200公里、寬約100公里的區域曾被青睞。但後來綜合考慮回收傘型調整和房屋、樹木等因素,根據1993年到1996年間在內蒙古草原綜合考察結果,主着陸場最終花落四子王旗。

中國航天器着陸場不止四子王旗

中國的航天器着陸場,並不只有一個四子王旗。

今年5月8日中午,我國新一代載人飛船試驗船返回艙回家,着陸在東風着陸場。據媒體報道,該着陸場位於巴丹吉林沙漠。較之四子王旗,這裏距離酒泉衞星發射中心還要近得多。

這艘試驗船未來將是神舟飛船升級版,單艘可以搭乘6~7人,比神舟飛船3人承載量提升一倍。據媒體報道,東風着陸場相關部門負責人介紹,試驗艙的成功回收,檢驗了着陸場各系統的搜索回收能力,為執行我國空間站建設階段的航天員搜救任務,打下了堅實基礎。

這意味着,我國空間站建設階段航天員的返回,或將在東風着陸場。根據官方消息,我國將在2022年前後建成空間站。

我國載人航天系統中,還設立了陸上和海上應急救生區,以應對發射中臨時救生的需求。陸上應急救生區從發射場到江蘇連雲港海濱一線,海上的3個救生區,位於黃海和東海海面,一島鏈和二島鏈之間的太平洋洋麪,以及馬里亞納羣島以東、關島以北的太平洋洋麪。

四川也曾有一個航天器回收地,我國以前返回式衞星大多在四川遂寧着陸。

早期,衞星拍攝的底片需要帶回地球,經過沖洗才能使用。現在衞星數據可以實時傳輸到地面,返回式衞星數量因此大大減少,少量返回式衞星主要作為回收實驗品的空間試驗室。

遂寧從上世紀七十年代就成為返回式衞星迴收地,因為衞星軌道經過遂寧附近的上空,是衞星返回的必經之地。當地是盆地的淺丘地帶,農村人口分散居住,發生事故的幾率也很小。

不過,畢竟位於人口較為稠密的四川,返回式衞星着陸地難以徹底避開人煙,偶爾會降落在村民的農田裏。2004年的一顆返回式衞星,甚至降落在遂寧市大英縣城區的一座三層樓頂,砸壞了屋頂,引發全城關注,所幸無人傷亡。

2016年,我國時隔十年再次發射返回式衞星——“實踐-10”科學實驗衞星,這顆衞星降落在四子王旗。衞星研製方航天科技集團五院當時介紹,主要是由於遂寧山區人員密度增大,新建房屋林立,為保護當地百姓的人身和財產安全,同時也為了衞星搜尋回收,於是放棄了遂寧,選擇回收條件比較成熟的四子王旗。

2016年11月,航天回收隊員在四子王旗為神舟十一號返回進行演練,遠處為參與搜尋的直升機。圖/航天科技集團官網

從探空火箭到嫦娥,中國航天器回收往事

航天科技集團五院508所航天器返回技術專家黃偉曾撰文介紹,中國航天器回收的首次嘗試,是1960年 4月17日,T7M-003探空火箭乘降落傘降落在東海之濱,取得我國航天器回收着陸首次成功。1966年發射的兩枚T-7A火箭,還實現了小狗上天的回收着陸。

其後是返回式衞星的回收。1976年12月10日,508所首次回收科學實驗衞星迴收艙,使我國成為第三個實現衞星迴收的國家。截至目前,我國完成了7個型號返回式衞星迴收,共計25次發射飛行試驗,從未失手。

載人飛船返回艙的回收,從20世紀70年代後期曙光一號飛船的醖釀,到80年代“天地往返運輸系統”的論證,再到1992年立項的神舟飛船回收着陸系統,逐漸走進現實。

除了神舟返回艙的回收,2014年,四子王旗還迎來了特殊的歸人——探月三期飛行試驗器,這也是嫦娥五號的先行者。試驗器在繞月飛行後,以接近第二宇宙速度進入大氣層,採用特殊的半彈道跳躍的方式再入返回。至此,我國航天器回收技術達到了滿足深空探測返回的水平。

6年以後的今天,隨着從月面起飛的嫦娥五號返回器緩緩着陸,四子王旗迎來首個真正的外星來客。

新京報記者 倪偉

編輯 陳思 校對 危卓