嫦娥6号返回器内蒙古精准着陆,GNC系统功不可没!

熊孩子爱科技 2024-06-25 22:47:09

6月25日,嫦娥六号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆,标志着人类航天器首次月背采样返回之旅圆满完成。

欧空局局长约瑟夫·阿施巴赫,在社交媒体恭喜中国国家航天局!

嫦娥6号返回器能精准落入预定的着陆区,很多人说是因为我们掌握了“太空打水漂”技术。

航天器“打水漂”是指半弹道跳跃式返回,即两次进入地球大气层。这种技术最早是1967年11月9日美国阿波罗4号返回地球时“碰巧”遇到的一种非正常状况,真正开始使用这种技术是苏联1968年11月发射的“探测器-6”返回时。

其后,美国在阿波罗11号上开始采用这种技术,所以“太空打水漂”技术并非中国独有的,而且我国只是第三个掌握这种技术的国家。

美国人把“太空打水漂”叫成“二次再入”,它可以降低航天器重返大气层时的过载,并且提高着陆精度。在未应用这种技术之前,苏联探测器5号从月球返回地球时,直接强行返回,到达地球附近速度高达11公里/秒,进入大气层后,加热温度超过2000度,过载高达16G,落点误差接近1000公里。

其后,苏联设计出一种锥形的航天器,使其在进入大气层时,利用大气的反作用力弹出大气层,经过这样一减速,再次进入大气层时,速度就大为降低,过载进一步降低,落点更容易控制。

苏联“探测器-6”首次采用这种技术后,落点约束在300~400公里范围。

而我国嫦娥5五在返回地球时,也采用了这种技术,但是我们的落点精度达到了2公里,实现了超高精度着陆。

与苏联和美国的航天器不同的是,我国的月球返回器是钟形,比锥形要瘦长一些。

按道理屁股没有这么大,打水漂时受到阻力会小一些,弹跳起来的高度也会小,降速的效果就不会这么明显。

但是,我国的返回器在钟形的顶部,有两片竖起的稳定翼,采用这种气动结构,可以帮助返回舱在剧烈动荡中,更容易保持预设的降落姿态。表面还分布着一些小洞,这是用于姿态控制的发动机。

这些优化的措施加上我国自研的GNC系统,飞船的制导(Guidance)、导航(Navigation)与控制(Control)分系统,就使我国航天器再入地球时的精度大大提高。

飞船到达预定的绕地球飞行的轨道后,就与火箭分离了,此后飞船的飞行任务就靠自己来完成。在刚与火箭分离时,由于分离扰动力的作用,飞船的姿态一般都不是理想的状态。这时,GNC分系统就要克服这些扰动,将飞船的姿态调整到要求的范围​内,并将这个姿态保持住。

GNC控制过程都是自动完成的,不需要航天员参与。它在航天器的很多地方都要用到,比如嫦娥6号发射后,到达月球轨道制动、落月着陆、上升对接、返回地球,都需要这套系统来自动完成。

而我国把“打水漂”技术应用到东风17上,正是GNC系统也可平移过去的结果。

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  • 2024-06-25 23:26

    牛逼克拉斯!好恐怖的精度!致敬科学家

熊孩子爱科技

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