探测器5号(Zond 5,L1-9)是苏联7K-L1型号探测器中的一个。飞行器于1968年09月14日发射,同年9月21日溅落印度洋。它成为第一个完成绕月旅行并以第二宇宙速度返回地球的探测器。
特别值得注意的是7K-L1型号任务的轨道设计:
在一次典型的L1任务中,三级8K82K火箭(又称UR-500K,质子K)从拜科努尔升空。有效载荷整流罩将在第二级发射期间,借助小型固体推进剂发动机丢弃。
第三级分离后,Blok D将进行两次点火中的第一次点火,其11D58发动机持续燃烧140秒,使探测器进入205公里高的停泊轨道,轨道倾角51.5°。
在短暂滑行后,Blok D再次启动,将7K-L1航天器插入一条地月转移轨道。然后,7K-L1将在向月球飞去时与Blok D分离。地面在根据计划参数仔细测量飞船的实际轨迹后,飞船将有机会在距离地球约25万公里的地方用自己的发动机进行轨道修正。然后,它将在月球后面以大约2000公里的最小距离经过,进行摄影和遥感实验。
该航天器将返回地球,并在距离地球较远的地方进行另两次轨道修正机动。随后,带着宇航员的返回舱将分离,并在发射后的七八天内进行空气动力再入地球大气层,降落在苏联领土上。
空气动力再入采用的是“打水漂”的两次再入模式(跳跃式再入)。太空舱以每秒约11.2公里的第二宇宙速度进入稠密的大气层,并利用其空气动力设计弹回太空。接着,太空舱将以相当低的速度从大气中冒出,然后再次俯冲回去进行最后的下降。L1系列中的“探测器6号”是首个成功采用跳跃式再入的航天器。1968年11月17日,“探测器6号”在实现绕月飞行后使用半弹道再入,进入大气时再入角为-5.6度,到达地球附近的速度约为11 km/s。由于气动升力,“探测器6号”下降50~60 km后,飞行器跳跃上升穿出大气。经过大气阻力减速,速度降到了7.6 km/s,实现被地球的捕获,在空间飞行一段时间后,再次以半弹道再入。
除了将搜救行动从印度洋转移到苏联在哈萨克斯坦的常规登陆区外,打水漂式再入还将使载荷从10-15g大幅减少到仅4-7g。
7K-L1的原型试验于1967年启动。尽管经历了前期若干的挫折,苏联终于在1968年9月的探测器5号任务中首次成功地让一架载人飞行器原型绕月飞行,并首次从月球附近返回。尽管飞船上只有乌龟和其他小生物,但这也是苏联探月计划中的一大进展。
图1:无人的L1测试飞行器,又被称为“Zond”系列
图2:轨道设计:1) 初始轨道插入;2)初始停泊轨道;3)地月转移插入机动;4)地月转移轨道修正;5)绕月飞行;6)月地转移轨道修正;7)月地转移轨道二次修正;8)返回舱与主舱分离;9)再入着陆
图3:探测器5号上携带的乌龟品种(并非本龟)
图4:准备中的探测器5号
图5:漂浮在印度洋上的返回舱
图6:探测器5号的纪念章
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