“月球”-16号

2007-10-16 13:54:03 来源: 中国探月网(北京)
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    1970年9月12日,苏联发射了“月球”-16号,标志着苏联开始新的一系列新的杰出的空间科学研究。此前,苏联最后一次真正意义上的成功飞行是1966年12月发射的“月球”-13号。在此期间,1969年7月美国在美苏空间竞赛中取得了决定性胜利,“阿波罗”-11号成功登上月球,美国在月球探测领域取得了巨大的成功。尽管这一时期也有传说苏联航天员不久将登上月球,但全球社会普遍认为苏联由于社会经济问题将取消月球计划。然而1970年苏联月球16号成功实现了无人月壤取样并自动返回,这一成功振动了全球,两个月后,“月球”-17号首次实现了无人月球车探测,再次震惊了世界。

  “月球”-16号由质子火箭发射,它先被入241×185千米、倾角51.5度的地球轨道,在围绕地球运行70分钟后加速飞向月球。发射后的第二天,“月球”-16号主发动机点火,进行了轨道修正。9月17日,“月球”-16号反推发动机点火,并使“月球”-16号进入110千米、倾角70度(与月球赤道夹角)的初始环月轨道。9月18、19日,分别进行了两次轨道机动,在完成第一次轨道机动后,“月球”-16号进入110×15千米椭圆轨道;第一次轨道机动将轨道倾角改变为61度,并使轨道下降到106千米。9月20日,在月球轨道上飞行了75小时后,“月球”-16号在近月点时制动发动机点火,6分钟后,“月球”-16号成功地在0041S、56018E的月球黑暗区域实现软着陆。此后,“月球”-16号开始执行主要任务。

  着陆后不到1小时,“月球”-16号上的自动钻开始工作,以钻取月壤样品,7分钟后当钻取深度达35厘米时停止钻取工作并退出,将月壤样品密封并送入“月球”-16号的返回舱,钻取并返回的样品总重101克。完成此项工作后,“月球”-16号“耐心”地在月球上等待地面发出返回指令,9月21日,“月球”-16号的上面级点火并离开月球,开始3天的“回家”旅程。3天后,“月球”-16号的返回舱安全地降落在苏联Dzhozkozgan东南80千米处。

    “月球”-16号的发射重量约5800千克,约4米高,底部着陆架夸度约4米。“月球”-16号分成下降级和上升级2个主要部份,前者用于奔月轨道修正、轨道插入(orbital insertion)、向月面降落、月面软着陆、月壤样品采集等,并作为上升级的发射平台。上升级将从月球上起飞,携带月壤样品返回地球(必要时可进行轨道修正,但实际上未进行修正),并保证珍贵的样品能够回收。

    下降级:下降级根据功能需要由如下几个部分组成,4个圆柱形燃料箱对称分布在下降级的两侧,它们将在月球轨道转移、轨道插入、轨道修正时向主发动机提供燃料;无线电高度表将提供水平和垂直两个面的下降速度和周围的辐射,只要的足够的动力它将持续工件到上升级起飞;化学电池向月球16号所有系统提供动力,并且在着陆后可以在月面提供数天动力。其它还包括温控系统、导航敏感器和控制系统以及无线电发射机和接收机等,它们均由电池提供动力。4个可伸缩的着陆桁架起减振作用,避免着陆时由着陆月面产生的撞击。

    “月球”-16号在下降前,导航系统使“月球”-16号进入预定的下降轨道,下降级上的主发动机在准备下降时点火,“月球”-16号沿“自由落体”轨迹抵达月面(图28)。在主发动机点火前,4个燃料箱连同不再使用的导航系统一同被抛掉。月球16号在距离月面600米时,主发动机和4个游机再次点火,并根据“月球”-16号的计算机发出的指令程序改变推力,当下降到20米高度时,降落速度减速到2.5m/s,这时由2个较小的发动机接替主发动机,它们在“月球”-16号着陆前的舜间关机。通过关闭2个低推力发动机,可以大大减少发动机喷出物对月球表面的污染。“月球”-16号着陆后的总质量为1880千克。

    一旦抵达月面,下降级上的2个遥测光度表就开始工作。0.9米长的钻臂具有在水平和垂直两个面内移动的能力,钻头根据程序对着陆区域进行研究,并可以避免月岩或研究特殊地点。自动钻在工作前需解栓、脱开保护罩,露出钻管,钻头可旋转180度。当钻臂移动到选定位置时,安装在钻头内的传感器将测试月壤的对钻的阻力,并使苏联科学家可以确定月壤的特性。钻速度可以根据被探测材料的密度进行改变,以防止钻头过热。当完成钻取月壤时,空心的钻头(钻管?)将收集35厘米深的月壤。完成钻取工作后,钻臂抬起,钻头翻转180度,并且将含有月壤的钻头送进返回舱,然后抽出。一个自动装置将把月壤样品与钻管密封在返回舱中。

    上升级由3部份组成:3个球形燃烧箱和发动机喷管,柱形仪器舱,直径50厘米的球形返回舱。仪器舱中有导航设备和化学电池。在仪器舱上面是返回舱,返回舱由3部份构成,位于返回舱下部的是是电池和信号发射装置,另外两个部份是装的月壤样和钻管的“货舱”以及位于顶部并装有降落伞和下降天线的装置。

    “月球”-16号在月面停留26小时25分钟后,上升发动机根据地面指令点火,当上升级在获得2.708千米/s的速度后,发动机关机,返回舱开始3天弹道返回。由于从月球上进行的发射和地球插入有很高的精度,所以飞行过程中不需要进行轨道修正。9月24日,在约距地球48000千米时,返回舱与仪器舱分离。返回舱大约以11千米/s的速度进入地球大气层,再入大气层后,前缘温度超过10000摄氏度,过载达50克。最后,返回舱降落伞舱打开,在14.5千米的高度、约300m/s速度时打开减速伞, 当降至11千米时打开主伞。同时4个鞭形天线开始工作,以帮助确定返回舱的位置;同时两个圆柱形的气囊充气膨胀并位于返回舱下部,在返回舱下降的最后时刻,将标出所在位置,并迅速由地面人员取走并送到氦气环境下的专门实验室进行研究。

    在美国的载人登月计划取得举世瞩目的成功后,苏联在无人探月领域取得了辉煌的成就,在“月球”-16号发射成功后不到2个月,苏联成功发射了月球17号,首次实现了无人月球漫游车探月,又一次震惊了世界。  (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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