“月球”-9号 ——人类首次实现月球软着陆

2007-10-16 13:54:03 来源: 中国探月网(北京)
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     在苏联实施的月球表面软着陆经历了5次失败的同时,美国也完成了月球表面首次软着陆的准备工作,这使得苏联要想在月球探测这一领域保持领先,就必须在很短的时间内再进行一次尝试。

     1966年1月31日,“月球”-9号满载着希望启程。该探测器由闪电号运载火箭发射到219×167千米、倾角51.6度的地球停泊轨道,在绕地球飞行不到一周后,火箭第三级再次点火工作,将“月球”-9号送入奔月轨道,并在三天半后与月球交会。2月1日,在距离月球23.3万千米处,经过对探测器位置的计算后,进行了48秒的点火以进行轨道中段校正。在此后的2天中,“月球”-9号直接飞向月球,并以每秒4度的转速旋转,以达到温控要求,并保证合适的地球重力场以及后来的月球重力场对探测器的作用。

    进入月球转移轨道后的“月球”-9号, 总质量为1583千克,其中:登月舱约100千克,登月前将抛掉的仪器舱重约300千克,登月设备163千克,结构重量约200千克,推进剂800千克。“月球”-9号总长约2.7米。

    “月球”-9号的登月舱呈卵形,直径约58厘米,内部安装有减振装置,上半部装的电视设备,直径6毫米、长10毫米的气体放电辐射计数器;下半部装有化学电池、热控系统和通信设备。在月面着陆时,登月舱在“月球”-9号反推发动机与月面接触前的一瞬间从月球9号中弹出并落在月面,舱内的减振装置可以保护舱内仪器。着陆后,4个花瓣形装置向上打开,可以起到稳定作用,同时它们也作为天线系统的组成部份使用;然后伸出4个75米长的鞭形天线,用于与地球接收站进行通信。包括打开的花瓣形天线在内,登月舱最大直径达160厘米,包括伸展的天线在内,高度达112厘米。

  登月舱的通信由“花瓣”和伸出的鞭形天线来完成。在飞行阶段和登月的最初几分钟,信号发送和接收均由隐藏在“花瓣”内的天线完成,“花瓣”打开后,由4个鞭形天线承担信号发送和接收任务。鞭形天线向地球发送了包括经校正的黑白标准的月表照片等信息,以及在轨道上获得的月表部份区域的立体照片。

    “月球”-9号中部在两侧装有2个可抛离的控制仪器舱。其中一个装的是星光导航设备,另一个装有无线电高度表及相关电路。这两个仪器舱在反推发动机点火前的瞬间被抛掉,以减少重量,降低速度。这两仪器舱的结构非常轻,以至当火箭上升并达到很高的高空时,必须降低舱内压力。

    “月球”-9号上部的仪器舱与发动机系统相连。发动机系统由球形的铝合金氧化剂箱、圆环形铝合金的燃料箱以及燃烧室组成。发动机系统的主要任务包括2个:(1)在中段飞行时实施航向校正;(2)软着陆过程中提供反推力(制动)。发动机系统的压缩氮气瓶用于姿态控制。与苏联以往惯用太阳能电池不同,“月球”-9号探测器的动力来源于化学电池,大部份电池装在着陆前被抛掉的仪器舱中。

    “月球”-9号在着陆前一小时或距月球8300千米时,直接对准月球,然后将反推发动机的轴线垂直对准月面,在探测器系统经过全面检测后,启动自动着陆系统程序,当高度表批示距月面为75千米时,着陆系统先后发出两条指令,(1)抛掉仪器舱,(2)反推发动机点火。探测器开始从2.6米/秒减速。抵达月面之前,一个5米长的探针从探测器中部伸展到反推发动机的下面,以确定反推发动机的关机和抛出登月舱的时机。探针触到月面的瞬间,探测器系统将关闭发动机并抛出登月舱。发动机以5.5-6.0米/秒的速度撞在月球表面,而登月舱将落到发动机的附近。

    “月球”-9号最终安全地在月球上降落,着陆后约4分钟,月球9号登月舱打开“花瓣”,开始向地球发送信号。7小时后,向地球传送了首张月球表面的全景照片。由固定镜头和可转动镜头组成的电视摄像机开始工作,旋转镜头可以在垂直机转动以进行扫描;同时还可在水平面转动进行扫描,图片信号被传输到地面站,传输每幅图片需要100分钟。

    “月球”-9号的相机重1.5千克,功耗2.5瓦,呈直径8厘米、长25厘米的圆柱形,它与水平面形成16度夹角,以确保视场直接对准月球表面,图像覆盖范围为向上11度、向下18度。 相机的焦距为1.5米到无穷远,在1.5米距离被观测物体时,可分辨清楚1.5-2毫米的物体。

    “月球”-9号在2月7日由于电池耗尽而停止向地球传送信息。后来苏联公布了详细的分析研究成果。这次探测的更重要成果是回答了这样一个重要问题,即月球表面足以支撑100千克的载荷而不会产生其它明显的效应,也就是说,宇航员登月不必担心会陷入月壤之中。  (编辑:张广平)

netease 本文来源:中国探月网 责任编辑:王晓易_NE0011
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