澎湃新聞2020年11月24日訊 從古至今，人們都知道月亮?xí)谝雇響覓煸谖覀兊念^頂，而作為地球唯一的一顆非人造的天體衛(wèi)星，一直以來人們對于月球形成的原因感到好奇，幾個世紀(jì)以來不斷有科學(xué)家提出假說。根據(jù)計(jì)劃，嫦娥五號于11月下旬登陸月球，在月球最大的月海風(fēng)暴洋北緣的呂姆克山附近，并鉆取約2米深的月壤巖芯柱，共采取2千克重的月球土壤樣品。
而護(hù)送嫦娥五號登月的正是有“胖五”之稱的長征五號運(yùn)載火箭。“胖五”是我國目前起飛規(guī)模最大、運(yùn)載能力最強(qiáng)、技術(shù)跨度最大的一型運(yùn)載火箭，采用3型12臺全新研制的大推力發(fā)動機(jī)，主發(fā)動機(jī)均采用無毒無污染的推進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)液體運(yùn)載火箭直徑由3.35米至5米的跨越。
“胖五”身高約57米，起飛重量約870噸，是名副其實(shí)的“大力士”。它使我國現(xiàn)役火箭的運(yùn)載能力提升2.5倍，可一次將16輛小汽車的重量送入太空。有了它，還能把更大更重的飛行器送到深遠(yuǎn)的太空。
從30多年前開始啟動論證，到20多年前開始預(yù)研，10多年前開始立項(xiàng)研制……“胖五”的成長已走過30多年時光。它創(chuàng)造性地使用“液氧煤油”“液氫液氧”低溫組合作為火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑，起飛時發(fā)動機(jī)燃燒瞬間產(chǎn)生2000多攝氏度的高溫以及1000多噸的推力，相當(dāng)于十幾分鐘翻越220多座珠穆朗瑪峰的高度，不斷突破來自“冰與火”的考驗(yàn)。
可以說“胖五”是中國航天名副其實(shí)的“夢想號”。那么即將肩負(fù)著月球采樣返回的重大航天工程任務(wù)的“胖五”，為什么要選擇凌晨升空？
一是便于奔月軌道的設(shè)計(jì)。月球探測與火星探測一樣，都屬于深空探測，在火箭發(fā)射軌道設(shè)計(jì)上，要考慮到地月相對位置關(guān)系，因此相比通信衛(wèi)星等發(fā)射任務(wù)，約束條件更多。對于此次發(fā)射“嫦娥五號”探測器，要在滿足地球與月球位置關(guān)系的限制、火箭射向和滑行時間的約束、探測器地月轉(zhuǎn)移時間、返回器再入航程等條件下，選擇最合適的發(fā)射時間，也就是確定火箭的發(fā)射窗口。經(jīng)過綜合考慮，長征五號遙五火箭在凌晨發(fā)射最有利于奔月軌道的設(shè)計(jì)，可以滿足各種約束條件。
二是減少太陽活動對于“嫦娥五號”的影響。“胖五”飛向宇宙的時候，正好是地球把太陽光直接遮蔽住，避免有太多太陽輻射對嫦娥五號的影響。太陽活動對于“嫦娥五號”來說是非常復(fù)雜和麻煩的，特別是其中爆發(fā)的太陽風(fēng)會干擾其中的電子信號傳播，直接影響科研人員對嫦娥五號的操控。
三是晚上的天空云層更少，有利于信號的傳播。航天發(fā)射工程并不是一件輕松的事情，不像飛機(jī)的起航一樣簡單。“胖五”發(fā)射更是一件極其復(fù)雜的事情，整個過程中要考慮到方方面面，才能保證“胖五”的成功起航。所以發(fā)射的氣候成為重中之重。在“胖五”發(fā)射之前的很多天，專家們都會對氣象進(jìn)行深入的研究，確保發(fā)射的時間段是最佳的天氣狀況。凌晨天氣狀況比較穩(wěn)定，基本不會出現(xiàn)突然的天氣變化，有利于“胖五”發(fā)射。
云層更少，也就代表云層更薄，這樣的條件更有利于信號的傳播(其實(shí)云層也會阻礙電磁波的傳播，影響科研人員對嫦娥五號的控制)。
四是為了方便觀測。在凌晨發(fā)射“胖五”，可更好的利用望遠(yuǎn)鏡等天文設(shè)備，將觀察到的發(fā)射情況來做出總結(jié)。如果是白天發(fā)射“胖五”的話，強(qiáng)烈的太陽光，使得天文望遠(yuǎn)鏡無法看到“胖五”的具體發(fā)射情況，而凌晨的稀薄云層更便于觀測。
歷次“胖五”飛出地球，“5、4、3、2、1，點(diǎn)火！起飛！”隨著“01”指揮員雄渾有力的口令，發(fā)控臺主操作手果斷按下發(fā)射按鈕。伴隨著震耳欲聾的轟鳴，金黃色的烈焰從火箭底部噴涌而出，巨大的聲響震撼方圓數(shù)十里。在烈焰舉托下，“胖五“似離弦之箭、向天而去。來自天南海北測控點(diǎn)的一聲聲報(bào)告，接力護(hù)送著火箭的一次又一次壯美飛天。地面上的科研人員要對衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時跟蹤。
由于凌晨整體的環(huán)境亮度都比較低，運(yùn)載火箭噴射著火焰飛向太空的時候非常顯眼和突出，有利于地面的光學(xué)和測量設(shè)備跟蹤到目標(biāo)，收集相關(guān)信息。“胖五”選擇在這個時候發(fā)射升空，讓地面的探測儀更好的跟蹤嫦娥五號，科研人員能夠比較明顯的看到嫦娥五號運(yùn)行的軌跡。同時因?yàn)橥砩系目諝獗容^涼爽，“胖五”的整流罩溫度可以更加低，這點(diǎn)也是科學(xué)的魅力。
除了凌晨的氣象條件更加適合“胖五”發(fā)射，蓄電池容量是有限的，并非取之不盡用之不竭，所以“胖五”要飛翔宇宙還必須要有太陽的光照。凌晨發(fā)射“胖五”達(dá)到數(shù)萬公里之后，蓄電池就得以最大的光照夾角獲得源源不斷的光照能源，使蓄電池可持續(xù)的工作。
連續(xù)突破月球環(huán)繞探測、月面軟著陸探測、月面巡視探測、近第二宇宙速度月地返回、月背探測等一系列世界級月球探測工程難題，不論是月球探測器發(fā)射數(shù)量亦或者質(zhì)量，中國都毫無疑問是人類21世紀(jì)的探月先鋒力量。
“嫦娥五號”登月設(shè)想圖
接下來我們就翹首期待“胖五”護(hù)送嫦娥五號成功登月，帶回月壤，開啟九天攬?jiān)轮茫?/p>
