@PhilLeafSpace:
《中国空间科学技术》期刊今天发布了14篇“载人月球探测专刊”论文,其中包含大量揽月载人月面着陆器的设计信息,具体如下:
揽月着陆器质量规模26吨级,由登月舱和推进舱组成,两舱总速度增量约5100m/s(图2)。其中,登月舱设计为立式柱状密封舱,作为月面航天员生活中心、能源中心及数据中心,支持航天员在月面驻留并开展月面活动。每名航天员在登月舱内驻留一天的平均物资消耗量约25kg,折合到发射质量约200kg(即2人4天)。
登月舱采用双组元恒压挤压式推进系统,配置4副椭球形共底贮箱,容量超5000L,可加注6吨多的甲基肼/四氧化二氮 (MMH/NTO),贮箱压差可靠维持在0.15~0.23MPa,复合材料设计实现了20%以上的减重。(值得注意的是,提了一嘴“飞行时间最长1年”)
登月舱发动机模块包括4台7500N主变推力发动机、多台小轨控发动机及姿控发动机。其中,4台主发变推力调节比5:1,推力加速度4~8m/s²,满推力比冲313s(图4)。成对工作的主发最大推力偏差可控制在100N内(图5),保证了飞行器姿态的可靠安全。
登月舱推进系统设有恒压和落压两种推进工作模式,其中恒压模式仅在月面着陆和起飞两个大流量工作阶段使用,其余飞行阶段均采用落压模式。推进系统所有功能模块均为主备冗余设计,任一分支出现故障时,均可进行功能重组确保飞行器安全。故障工况下,可采用2台主发动机+小轨控发动机辅助的模式实现月面起飞上升,该应急模式下的ΔV需求显著增加(图6),故须确保预留足够多的推进剂。
4台变推发动机沿主结构周向布置,可显著降低登月舱质心,提高着陆稳定性,同时,这也为未来登月舱与载人月面移动实验室一体化设计,实现月面基础设施型谱化发展创造条件。此外,登月舱的整体落月起飞,为后续登月舱重复使用创造条件。
推进舱设计为非密封舱,一次性使用,配置相对简化,主要负责完成从环月轨道下降到月面部分减速飞行任务,安装了1台8t级发动机和推力矢量控制 (TVC) 系统。
揽月着陆器的器地通信速率最高支持100Mbit/s,数据延迟小于6ms。GNC分系统配有IMU、星敏感器、微波测距测速雷达、图像导航敏感器、激光避障敏感器等敏感器,具备自主轨控、全程导航、冗余重构、应急上升(图8)等能力,可选两圈环月自主快速交会对接方案(90min对应ΔV~75m/s,60min对应ΔV~200m/s)。
揽月的着陆流程分为以下10个阶段(图9):
1️⃣船器分离段,完成飞船与着陆器分离 (CLS);
2️⃣降轨段,完成下降轨道切入 (DOI);
3️⃣着陆准备段 (LPP) ,完成姿态调整与推进舱主发开机准备流程;
4️⃣主减速段 (MBP),到达动力下降初始点 (PDI) 后进入主减速段,利用推进舱主发进行减速;
5️⃣分离滑行段 (SCP),完成登月舱与推进舱分离 (LPS);
6️⃣快速调整段 (PUP),把登月舱姿态调整到接近段需要的姿态;
7️⃣接近段 (AP),执行避障任务;
8️⃣悬停段 (HP),确认避障效果,必要时执行人控避障;
9️⃣垂直下降段 (VDP),快速下降并消除水平速度;
🔟最终着陆段 (TDP),维持垂向目标速度与垂直姿态。