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月球16号探测器

月球16号探测器,是苏联的第一个月球探测计划“月球计划”的第31个月球探测器,于1970年9月12日13时25分53秒(UTC时间)成功发射。它是人类第一个实现在月球上自动取样并送回地球的探测器。月球16号在阿波罗11号登月成功后1年多以后用无人仪器将月壤带回地球,为在月球竞赛中落后的苏联挽回一些脸面。

探测器名称月球16号制造国家前苏联
质量5.8吨发射时间1970年9月12日13时25分53秒
发射场拜科努尔航天发射场运载工具质子-K/D组级运载火箭
荣誉人类第一个实现在月球上自动取样并送回地球的探测器

任务情况

发射升空

月球16号探测器,于1970年9月12日13:25:53(UTC时间)在拜科努尔航天发射场质子-K/D组级运载火箭发射升空,进入近地点185公里、远地点241公里、倾角51.5度的地球轨道。

飞往月球

在围绕地球运行70分钟后加速飞向月球。发射后的第二天,月球16号主发动机点火,进行了轨道修正。9月17日,月球16号反推发动机点火,并使月球16号进入110千米、倾角70度的初始环月轨道。

登陆月球

9月18、9月19日,分别进行了两次轨道机动,在完成第一次轨道机动后,月球16号进入110×15千米椭圆轨道;第一次轨道机动将轨道倾角改变为61度,并使轨道下降到106千米。9月20日,在月球轨道上飞行了75小时后,月球16号在近月点时制动发动机点火,6分钟后,月球16号成功地在0°41’S、56°18’E的月球黑暗区域实现软着陆。

在下降前,月球16号上安装的导航系统使月球16号进入预定的下降轨道,下降级上的主发动机在准备下降时点火,月球16号沿“自由落体”轨迹抵达月。在主发动机点火前,4个燃料箱连同不再使用的导航系统一同被抛掉。月球16号在距离月面600米时,主发动机和4个游机再次点火,并根据月球16号的计算机发出的指令程序改变推力,当下降到20米高度时,降落速度减速到2.5m/s,这时由2个较小的发动机接替主发动机,它们在月球16号着陆前的舜间关机。通过关闭2个低推力发动机,可以大大减少发动机喷出物对月球表面的污染。月球16号着陆后的总质量为1880千克。

取得月球样本

一旦抵达月面,下降级上的2个遥测光度表就开始工作。0.9米长的钻臂具有在水平和垂直两个面内移动的能力,钻头根据程序对着陆区域进行研究,并可以避免月岩或研究特殊地点。自动钻在工作前需解栓、脱开保护罩,露出钻管,钻头可旋转180度。当钻臂移动到选定位置时,安装在钻头内的传感器将测试月壤的对钻的阻力,并使苏联科学家可以确定月壤的特性。钻速度可以根据被探测材料的密度进行改变,以防止钻头过热。当完成钻取月壤时,空心的钻头将收集35厘米深的月壤。完成钻取工作后,钻臂抬起,钻头翻转180度,并且将含有月壤的钻头送进返回舱,然后抽出。一个自动装置将把月壤样品与钻管密封在返回舱中。

抵达月面1小时后,下降级上的月样采集系统开始工作。0.9米长的钻臂具有在水平和垂直两个面内移动的能力,钻头根据程序对着陆区域进行研究,并可以避免月岩或研究特殊地点。工作前钻具自动解栓,脱开保护罩,露出空心钻管钻头可旋转180度。当钻臂移动到选定位置时,安装在钻头内的传感器将测试月壤的对钻的阻力,并使苏联科学家可以确定月壤的特性。钻速度可以根据被探测材料的密度进行改变,以防止钻头过热。当完成钻取月壤时,空心的钻头将收集35厘米深的月壤。完成钻取工作后,钻臂抬起,钻头。

返回地球

月球16号在月面停留26小时25分钟后,上升发动机根据地面指令点火,当上升级在获得2.708千米/s的速度后,发动机关机,返回舱开始3天弹道返回。由于从月球上进行的发射和地球插入有很高的精度,所以飞行过程中不需要进行轨道修正。9月24日,在约距地球48000千米时,返回舱与仪器舱分离。返回舱大约以11千米/秒的速度进入地球大气层,再入大气层后,前缘温度超过10000℃,过载达50克。最后,返回舱降落伞舱打开,在14.5千米的高度、约300m/s速度时打开减速伞, 当降至11千米时打开主伞。同时4个鞭形天线开始工作,以帮助确定返回舱的位置;同时两个圆柱形的气囊充气膨胀并位于返回舱下部,在返回舱下降的最后时刻,将标出所在位置,并迅速由地面人员取走并送到氦气环境下的专门实验室进行研究。

探测器结构

月球16号发射总重5.8吨,大大超过了前两代月球探测器,但远逊于阿波罗登月飞船的48吨。月球16号总高度4米,最大跨度也为4米。类似于阿波罗登月飞船,月球16号也可以分为下降级与上升级。

下降级

下降级位于下部,负责采集月球样本,与地球进行无线电联络,提供所有的电力,同时它还充当上升部分的发射平台。下降级最下方是制动发动机,负责减速、着陆;游动发动机负责在飞行过程中修正轨道;4个对称分布的圆柱形推进剂箱,为发动机提供燃料;无线电高度表测试水平与垂直速度及辐射;月球样品采集装置拥有钻臂与空心钻管,钻管内有探测器可以感知月岩或月壤的阻力以确定钻速并且可以自动避开月岩;其他系统包括导航与控制系统、温度控制系统、无线电接受与发射系统、化学电池和4个可伸缩的缓冲着陆架等。

上升级

上升级位于上部,负责把装有月球样品的返回舱送回地球。

上升级由3部份组成:

1、提供动力的发动机喷管和3个球形燃料箱;

2、装有导航设备和化学电池的柱形仪器舱;

3、位于仪器舱上方的球形返回舱,返回舱直径约50厘米。返回舱由3部份构成,位于返回舱下部的是是电池和信号发射装置,另外两个部份是装的月壤样和钻管的“货舱”以及位于顶部并装有降落伞和下降天线的装置。

荣誉

人类第一个实现在月球上自动取样并送回地球的探测器

苏联“月球计划”

从1959年至1976年,前苏联发射了40个月球号探测器,其中24个被正式命名,18个完成探月任务,经历了飞越、硬着陆、环绕、软着陆和取样返回等探测阶段。

月球1号,人类首次从月球近处飞过,人类第一个人造行星。

月球2号,人类第一个在月球表面硬着陆的探测器。

月球3号,人类第一次拍摄到月球背面的照片。

月球9号,人类第一次实现在月球表面软着陆。

月球10号,人类第一个环绕月球的探测器。

月球16号,人类第一个在月球完成自动取样并返回地球的探测器。

月球17号,成功实现软着陆,并释放人类第一台月球车——月球车1号

月球16号探测器
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最新更新:2015-08-07 11:18
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