西安航天基地區內院所航天六院:78台發動機助力天問一號成功落火
2021-05-16 15:48:57來源:中央廣電總臺國際在線編輯:王菲責編:趙瀅溪

  國際在線陜西消息:2021年5月15日,天問一號著陸巡視器與環繞器實現分離,成功軟著陸于火星表面。由航天科技集團六院研製交付的78台各型發動機,推舉長征五號遙四運載火箭,助力天問一號探測器,將液體動力的貢獻貫穿全程,在浩瀚宇宙中書寫出一個又一個新的奇跡。

  應對高風險 成功實施繞火飛行

  在長征五號遙四運載火箭上,配置了由航天科技集團六院研製生産的新一代綠色無污染的8台120噸級液氧煤油發動機、2台50噸級氫氧發動機、2台9噸級膨脹循環發動機及18台作為輔助動力的姿控發動機。這30台四型發動機,將我國運載火箭的近地軌道運載能力,從9噸提升至25噸,從而實現火箭的一飛沖天,為天問一號探測器向著火星的漫漫星途提供強勁可靠的動力保障。

  在經歷近7個月的奔火旅程後,天問一號探測器成功開始繞火星飛行。超過4.75億公里的飛行距離裏,天問一號始終乙太陽為中心飛行,力保在探測器到達火星軌道時,火星也剛好達到,從而實現被火星捕獲,成為圍繞火星飛行的一顆衛星。

  由航天科技集團六院研製生産的3000N軌控發動機就是肩負著近火制動任務的關鍵。在探火之旅的整個過程中,航天科技集團六院為我國深空探測任務專門研製的3000N軌控發動機承擔著三項任務,一是地球轉移到火星過程中的姿態修正,二是在接近火星時的“剎車制動”,三是在火星附近的軌道調整。

  3000N軌控發動機從2010年立項到2016年定型,經歷了多項考核,充分驗證了各項關鍵技術,具有高比衝、多次起動、長壽命、環境適應性良好等優點。

  突破高難度 順利實現安全著陸

  航天科技集團六院研製團隊對變推力發動機表面的涂層材料做了改進,以更好地適應100m/s的火星大氣來流對發動機涂層的沖刷等影響。用綠色、先進、可靠的液體動力技術,護送祝融號火星車安全踏上火星地表。在天問一號探測器上,航天科技集團六院研製交付了著陸巡視器和環繞器的推進分系統,共計48台大大小小的發動機。它們分別為著陸器著陸過程懸停、避障及緩速下降過程提供了可靠動力,為環繞器系統提供軌道轉移、制動捕獲、軌道調整以及姿態控制所需的精準動力。

  為使著陸巡視器降低運行速度達到著陸要求,作為著陸巡視器主發動機的7500N變推力發動機接續發揮關鍵作用,為著陸巡視器動力減速、懸停避障和緩速下降等軟著陸任務提供軌控推力。

  7500N變推力發動機是航天科技集團六院研製團隊在借鑒探月任務中7500N變推力發動機工程經驗基礎上,根據火星探測任務全新設計製造的發動機。改進型7500N變推力發動機與以往7500N發動機的性能和推力一樣,但重量和體積只有以前發動機的三分之一,結構也更加優化、緊湊。發動機的對接法蘭框還首次採用3D列印技術,“一次列印成型”避免大余量去除原實心棒材或鍛件引起的變形,也保證了發動機與總體對接的品質穩定性。

  與此同時,環繞器在3000N發動機作用下,高度開始抬升,回到環火軌道,對火星全球環繞探測,持續為火星表面探測和地球的通信擔當中繼衛星。

  在此過程中,兩器推進分系統中的小姿控發動機,也起到了不可替代的作用,與上述兩型發動機一起,成就了探測器環火和著陸時精準的身姿。

  實施新技術 圓滿完成巡火任務

  在推進分系統的前期設計中,航天科技集團六院研製團隊使用了自主管理系統,讓探測器自己判斷突發情況自己採取行動化解,實現當判斷動作時機到來時,天問一號能夠自動執行任務。

  為實現自主管理,確保任務順利完成,航天科技集團六院研製團隊分別為環繞器和著陸巡視器設想了10余種自主管理方案和故障預案,比如發動機貯箱欠壓、超壓等,為推進分系統開展了發動機故障自主切換冗余設計、配置了制導導航和控制系統等保障。(供稿 西安航天基地 編輯 高崗)

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