明明有3000牛大推,嫦娥5号返程为何先用4台150牛小推?

嫦娥5号轨道器和返回器组合体实施第2次月地转移入射,在距月面约230公里处成功实施4台150牛发动机点火,约22分钟后,这4台小发动机正常关机。轨道器和返回器组合体成功进入月地转移轨道。所谓地月转移轨道,就是目前嫦娥5号剩余的组合体,在完成这次助推加速后,远地点距离月球中心已经在2万公里以上,也就是越过了地月引力的平衡点。等于是摆脱了月球引力的束缚,重新被地球引力所捕获,携带从月球成功取样的样品,开始了真正返回地球怀抱的回家之旅。这个地月引力的平衡点距离地球36万公里左右;而月球大部分时间距离地球的平均距离是38万公里以上。地球质量又是月球质量的81.3倍。因此两个星球的引力平衡点明显偏向月球那边。造成从月球返回时需要的助推总动量,

以及为此消耗的燃料,比从地球飞过引力平衡点到月球少得多。把8.2吨的嫦娥5号初期的组合体从地面起飞,发射到越过这个36万公里高的地月引力平衡点,需要消耗六七百吨的燃料和氧化剂。而返回时的剩余组合体的总重只剩下不到4吨,只需要再助推消耗几百公斤的燃料,就可以脱离月球的引力回家了。不过这里似乎有一个疑点。这就是目前嫦娥5号轨道器上,还有一台3000牛的,较大的主发动机。如果动力全开,只需要加速助推大约6分钟就可以让剩余的4吨左右的组合体脱离月球引力,那么为何偏偏放着大的不用,非要开动4台小型的,每个只有150牛,加起来也只有600牛的小发动机,持续助推了22分钟之久,才加速到脱离月球引力的速度值呢?瀚海狼山(匈奴狼山)个人认为,放着大发动机不用,

先用小发动机,才是科学规划和最佳工程管理实践的真实体现。因为从月球往地球加速返回的任何飞行体,最大的难点不是在月球背面近月点的开机加速。而是如何精准确定返回的起始轨道。以及在越过地月引力平衡点,逐步接近地球后的刹车减速过程。开始返回时先用多台小发动机,助推时间长,这样返回初始轨道控制更精准。这就像越精细的雕刻必须更小的刻刀一样的道理。而越过引力平衡点后,3天3夜的接近地球的过程。相当于从一座36万公里高的大楼上往下飞。越接近地球,则速度越来越快。虽然最终可以通过在大气层边缘打水漂减速。但是也需要在接近到地球1万到5000公里时,开主发动机适当减速。否则在地球巨大的重力加速下,有一定的概率,让返回体越过第二宇宙速度,最终在相反的方向永远飞过地球而再也回不来。这样在整个返回轨道中,在加速脱离月球时,需要的总加速比冲并不大,消耗掉4个固定推力的小火箭发动机的燃料就足够了。

而在逐步接近地球时,反倒需要至少2次大的减速和轨道修正,此时3000牛主节流发动机剩余的燃料越多越保险。其实当年的阿波罗组合体也考虑了这类风险。因此组合体接近月球时,是服务舱主发动机向后,而登月舱主发动机向前,这样不论前后开机,都有足够的推力紧急返回地球。而阿波罗13号就是靠登月舱的主发动机开机返回的。胖五和嫦娥5号大火箭加探测器,全部一共107台大大小小的发动机;其中嫦娥5号身上就有77台之多。全部精准完成工作。这技术水平不是一般的高!