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航天工程中还有一个重要的因素是计算和控制技术,“嫦娥一号”确定发射具体时间,就牵扯到工程计算问题:发射时间要充分考虑飞行器入轨时与地球、月球和太阳之间的相对位置,飞行器要进入绕月轨道则需要对其速度大小、方向进行多次精确的调控。
能说明计算与控制技术对航天发射的重要性的一个典型案例是,美国1997年发射的、承担探测土星及其卫星任务的卡西尼号。
卡西尼号飞船是迄今为止飞往其他行星的重量最大的飞行器(将近6吨),其发射目的地是太阳系中处于地球轨道外层的土星,途中将受太阳的巨大引力减速。因此,即使利用全世界推力最大的火箭,也不能把这么重的卡西尼号直接加速到足够飞往土星,甚至不能加速到足够飞到比土星近一倍的木星。
于是科学家设计了一条奇怪的路线:卡西尼号是“朝内”发射的,首先飞往太阳系内层的金星,借助于金星的引力,两次给它加速;然后再次飞往地球,借助于地球的引力给它加速;然后飞往木星,借助于木星加速,最后才飞往目的地土星。
这么漫长、复杂的加速和飞行路线,就决定在发射时的一瞬间。火箭发射的方向和推力都要计算、“执行”得准确无误,而且向金星、地球、木星借力得到加速的时间和位置,都要一次性计算完成——计算略有偏差,或者火箭的推力、角度稍有增减,飞行器都很容易“掉进”太阳、金星、地球或者木星。
最终,卡西尼号在7年飞行过程中定位精准,所进入的土星轨道非常接近原计划轨道。
曾经有人以打高尔夫球来比喻探测器登陆火星的难度——从纽约到伦敦,一杆进洞;显然,卡西尼号的发射精准度比探测器登陆火星是难多了。 |
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